為了保持競爭力，使用主動熱成像進行電池檢測變得更加重要。鋰離子電池（LIB）制造商面臨的挑戰是最大限度地提高電池性能并降低成本，以保持采用LIB技術在經濟上的吸引力。

從牙刷到汽車，從耳塞到移動設備，從玩具到半卡車，鋰離子電池技術正在進入幾乎所有領域。因此，對電池材料的需求、電極設計的創新、制造的改進以及電荷密度的優化都在不斷增加。

在本文中，我們將討論如何在制造過程的各個階段使用先進的熱成像和無損檢測（NDT）進行電池檢測，以最大限度地減少電極缺陷，優化材料使用并確保產品質量。

鋰離子電池剖析

鋰離子電池由多個部分組成，其中電池作為主要組件。電池是電池的主力，由以下材料組成：

集電體

集電體是兩個電池端，具有正極和負極連接點。這些連接點用于對電池進行充電（供電）和放電（供電）。

陰極

陰極儲存鋰，是由化合物金屬氧化物制成的正極。

陽極

陽極儲存鋰，是通常由碳制成的負極。

分隔符

隔膜限制電池內電子的流動，但允許鋰離子從陰極和陽極電極來回傳遞。

電解質

電解質填充在電極之間，并在充電和放電期間攜帶來自陽極和陰極的鋰離子。

鋰離子電池操作

鋰離子電池的操作完全是關于鋰離子在陰極（+）和陽極（-）電極之間的來回運動。離子在充電期間向一個方向移動（吸收功率），在放電期間向相反方向移動（供電）。當離子不再流動時，電池要么充滿電，要么放電。

充電相位（吸收功率）

在充電階段，在施加外部電源的情況下，鋰離子將通過隔膜和電解質從正陰極遷移到負陽極。同時，電子將從陰極流向陽極，然而，與鋰離子不同，電子不能通過隔膜并在外電路周圍采取不同的路徑。到達陽極時，電子和離子結合。電池已充滿電，當沒有更多的離子可以流動時即可使用。

放電相位（電源來自）

在放電階段，陽極中的鋰原子被電離并從其電子中分離出來。鋰離子通過隔膜和電解質從負陽極遷移到正陰極。同時，自由電子通過外部電路從陽極流向陰極電極，為筆記本電腦等外部設備供電。離子和電子在陰極重新結合，成為電中性。當沒有更多的離子可以流動并且需要充電以再次供電時，電池完全放電。

用于電池檢測和質量控制（QC）的高級熱成像

紅外熱成像已被證明是一種有效的無損檢測方法，用于多個行業的各種應用的質量控制。紅外熱像儀的基本操作基于輻射的傳熱原理。紅外熱像儀內部有一個焦平面探測器元件陣列，這些元件“看到”從物體表面輻射的紅外光。紅外熱像儀探測器捕獲的輻射被數字化，轉換為數據，并顯示為可以在可見光譜中查看的圖像。某些紅外熱像儀經過輻射校準，以記錄和顯示測量單位。紅外熱像儀具有不同的傳感器和像素分辨率，以查看特定的紅外波段。

用于電池檢測的閃光熱成像

使用主動熱成像進行電池檢測涉及目標的激發，并且已被發現在檢測電池電極的缺陷和污染物方面最有效。閃光紅外熱成像是一種有源熱成像，其中目標暴露于熱能閃光中，隨后的表面溫度變化由紅外熱像儀監控。熱波信號序列由計算機獲取，并進行實時圖像信號處理和分析，揭示熱能如何從表面傳遞到目標內部。如果目標有空隙或缺陷，熱傳導路徑將被破壞。這些破壞導致表面溫差，通過紅外熱成像檢測到。

一般來說，溫度曲線的升高表明存在污染物和附聚物，而溫度曲線的降低表明針孔和水泡。

另一種電池檢測應用使用有源閃存熱成像，直接跟隨電池組裝階段，其中陽極和陰極電極焊接在一起，并連接避雷器卡舌。焊縫至關重要，因為它們決定了影響充電時間、功率輸出和發熱的內部接觸電阻。此外，針對磨損和疲勞的焊接強度將決定電池的使用壽命。

通過使用先進的熱成像分析通過焊縫的熱傳播，可以確定焊縫結構和電導率。通常，高導熱性表示焊縫良好，具有良好的熔深和正電流流動。

結論

電池檢測和監控生產路徑上的電極、電池和電池組可以幫助及早識別故障和缺陷，從而實現快速的生產條件調整。在更接近生成點的位置識別產品質量問題將減少廢品，提高產品質量并優化生產成本。

有源熱成像已被證明是評估和診斷鋰離子電池生產的有效在線無損檢測方法。它可用于識別在電極創建階段中污染物顆粒的引入和缺陷的形成。此外，使用主動熱成像的電池檢測可以成為評估電池制造和電池封裝中焊縫的有效工具。