ZEISS eMobility Solutions

Garanzia di qualità per i materiali delle batterie

Informazioni sui materiali per le batterie

Il sistema della batteria è l'elemento che più di ogni altro caratterizza l'esperienza di guida dei veicoli elettrici. La densità energetica delle celle definisce il rapporto potenza-peso e l'autonomia, e il tempo necessario al caricamento deve allinearsi con le aspettative dei clienti. Il pacco batteria è spesso il componente più costoso in un veicolo elettrico nuovo. I materiali grezzi raprresentano il costo maggiore per le celle delle batterie, pertanto la progettazione di un nuovo veicolo elettrico deve bilanciare prestazioni e costi dei materiali senza rinunciare alla sicurezza.

Le soluzioni ZEISS per la microscopia industriale forniscono agli ingegneri e ai tecnologi dei materiali nell'ambito delle batterie le idee necessarie per vincere queste sfide.

Materiale catodico NCM 811

Sviluppo della formula

La progettazione di veicoli elettrici nuovi per prestazioni e costi inizia con la tecnologia delle batterie. Lo sviluppo dei nuovi materiali attivi per catodi, anodi e separatori è fondamentale per migliorare capacità, comportamento di caricamento e vita utile oltre che per contenere i costi. Riguardo ai materiali anodici di grafite, porosità e facile preparazione sono fondamentali per stabilire il comportamento di scaricamento. Sebbene l'aggiunta di silicone all'anodo possa aumentare la densità energetica, è necessario monitorare e controllare problemi legati alla vita utile. Le soluzioni di microscopia elettronica e a raggi X di ZEISS forniscono possibilità di imaging e analisi necessarie a stabilire le proprietà rilevanti dei materiali, fondamentali per l'ulteriore sviluppo delle prestazioni e della sicurezza delle batterie.

Controllo della catena di fornitura

Il controllo della qualità delle merci in entrata è fondamentale per assicurare l'uniformità e la coerenza nella fornitura dei materiali. Tematiche chiave del controllo della catena di fornitura vanno dalla classificazione delle polveri di materiale grezzo al controllo della qualità di alluminio, rame e delle lamine di separazione. I microscopi ottici e confocali di ZEISS possono esaminare la ruvidità della superficie e la microstruttura delle lamine. I microscopi elettronici controllano la composizione degli elementi, le distribuzioni delle dimensioni delle particelle e/o la contaminazione delle particelle nelle polveri di materiale grezzo. La microscopia a raggi X serve a indagare le batterie nella loro interezza e ad assicurare una fornitura uniforme.

Catodo della lamina di rame del microscopio a scansione laser (LSM) di ZEISS

Mappa della conduttività creata con la microscopia elettronica

Vita utile e invecchiamento

Le prestazioni delle batterie variano nel corso del tempo ed è fondamentale comprendere gli effetti longitudinali dell'invecchiamento. Sotto la lente di un microscopio, è possibile osservare che il caricamento e lo scaricamento possono determinare variazioni chimiche e strutturali che alterano i materiali elettrodici. Ripetuti rigonfiamenti e contrazioni della batteria causano la propagazione delle rotture, l'evoluzione del vuoto, perdite di stabilità meccanica e di connettività elettrica, e quindi un affievolimento delle capacità o guasti della cella. La microscopia elettronica di ZEISS consente la mappatura delle proprietà elettriche a scala microscopica, rendendo possibile la creazione di una "mappa della conduttività" dei materiali attivi della batteria.

Report sui prodotti e punti salienti della metrologia

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