A adoção de veículos elétricos, também conhecidos por VEs ou veículos elétricos movidos a bateria, continua crescendo rapidamente. Embora os carros elétricos sejam populares por seus baixos níveis de emissão, economia superior de combustível e custos reduzidos de manutenção, a segurança das baterias continua sendo motivo de preocupação.
VEs e muitos dispositivos eletrônicos portáteis são alimentados por baterias de íons de lítio, que podem superaquecer em caso de fabricação defeituosa ou se forem danificadas. Isso pode fazer com que a bateria pegue fogo ou até mesmo causar uma explosão. Para prevenir esses riscos, há diversas normas e processos de inspeção vigentes ao redor do mundo para garantir a segurança das baterias de lítio.
O microscópio industrial é uma ferramenta útil para a inspeção da segurança das baterias de lítio. Neste post, veremos como diferentes tipos de microscópios industriais auxiliam na inspeção de baterias de íons de lítio para VEs.
Como uma bateria de íons de lítio funciona?
Em poucas palavras, uma bateria de íons de lítio é uma bateria recarregável que gera eletricidade por meio da movimentação dos íons de lítio. Seus quatro componentes principais são um catodo, um ânodo, um eletrólito e um separador.
- O catodo é um eletrodo positivo (normalmente um óxido metálico) que atua como a fonte de íons de lítio. A capacidade e a tensão da bateria são determinadas por esse elemento.
- Por outro lado, o ânodo é um eletrodo negativo (normalmente grafite) que gera eletricidade mediante o armazenamento e a liberação do lítio proveniente do catodo.
- O eletrólito atua como condutor, facilitando a movimentação dos íons de lítio entre o ânodo e o catodo.
- Por fim, o separador (por exemplo, um diafragma) é uma membrana fina que impede o contato físico entre o ânodo e o catodo. Essa barreira previne o fluxo direto de elétrons (o que é importante para evitar um curto-circuito) enquanto permite a passagem de íons de lítio por meio de pequenos orifícios.
Conforme uma bateria de lítio descarrega, os íons de lítio vão do ânodo para o catodo. Esse processo de descarga fornece a energia elétrica necessária para a operação de diversos dispositivos. Ao conectar um dispositivo, a carga inverte o fluxo desse movimento e os íons de lítio passam a fluir do catodo para o ânodo.
Um bom funcionamento de todo o sistema de baterias elétricas depende da segurança das baterias. O curto-circuito de uma célula da bateria pode causar um incêndio, explosão ou outros acidentes. A presença de contaminação ou danos causados durante o processo de fabricação também podem afetar a segurança e o desempenho das baterias. Por isso, é essencial contar com processos rigorosos de inspeção durante a produção das baterias.
Processos de inspeção para reforçar a segurança e o desempenho das baterias de íons de lítio
Para confirmar se as peças estão limpas e livre de defeitos, os inspetores precisam verificar vários componentes durante a fabricação de baterias de íons de lítio. Isso inclui:
1. Inspeção de rebarbas na placa do eletrodo
Em primeiro lugar, é importante monitorar a presença de rebarbas de eletrodo durante o processo de fabricação. Se as rebarbas forem muito extensas, elas vão perfurar o diafragma e causar um curto-circuito. Para prevenir esses riscos, é necessário monitorar e medir cuidadosamente as rebarbas nos eletrodos. Além disso, a qualidade do diafragma pode afetar significativamente o desempenho da bateria. Os inspetores precisam verificar o diafragma em busca de arranhões superficiais e outros defeitos.
Os microscópios industriais podem ajudar nessas inspeções. Usando nosso microscópio digital DSX1000, você pode:
- Observar rebarbas de vários ângulos a fim de ver claramente a situação e evitar a negligência de qualquer defeito
- Medir o tamanho das rebarbas
- Usar o método de observação conhecido por contraste de interferência diferencial (Differential interference contrast, DIC) para verificar se há arranhões e outros defeitos no diafragma
Observação da rebarba de uma placa de eletrodo com o microscópio DSX1000
2. Inspeção do encapsulamento da bateria e das placas de eletrodo
Após o revestimento e o corte dos eletrodos, é necessário medir a espessura da camada de eletrodo usando um microscópio.
O microscópio DSX1000 oferece escaneamento e medição tridimensionais para a obtenção de medidas exatas. Com essas capacidades, é possível medir a espessura do corte transversal de uma placa de eletrodo, a espessura de cada uma de suas camadas, além de seu ângulo superficial.
Medição tridimensional do corte transversal de uma placa de eletrodo
A fim de prevenir a entrada de contaminação metálica nas peças, também é necessário testar a limpeza técnica do encapsulamento da bateria e das placas de eletrodo. A presença de fibras metálicas pode causar um curto-circuito na bateria se alguma das camadas intermediárias for perfurada.
Com nosso sistema OLYMPUS CIX100 automatizado, você pode inspecionar em tempo real a limpeza do encapsulamento e das placas de eletrodo da bateria de lítio. O sistema captura rapidamente uma imagem da contaminação enquanto classifica e mede o tamanho de partículas individuais de contaminantes. Conforme o sistema detecta partículas reflexivas (metálicas) e não reflexivas em um rastreamento, você pode determinar facilmente a presença ou não de fibras metálicas.
Após a inspeção, o sistema gera relatórios em conformidade com um simples clique de um botão. Graças ao sistema previamente calibrado, à estabilidade mecânica e ao controle automatizado, os resultados são precisos e reproduzíveis.
Sistema de inspeção de limpeza técnica OLYMPUS CIX100
Exemplo de inspeção de limpeza de fibras com o sistema OLYMPUS CIX100
Microscópios e outras ferramentas para a segurança de baterias de íons de lítio
As aplicações acima demonstram a importância dos microscópios digitais e sistemas de inspeção de limpeza técnica na fabricação de baterias de íons de lítio. Outras ferramentas industriais, como microscópios de escaneamento a laser e analisadores portáteis por XRF, também podem auxiliar nos processos de inspeção e controle de qualidade durante a produção de baterias de íons de lítio.
Para obter mais informações, confira nossa central de recursos sobre soluções para a fabricação de baterias de íons de lítio.
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