郑州电池检测机构：锂离子电池的CT测试的核心内容及技术要点

　　锂离子电池的CT测试(计算机断层扫描，Computed Tomography)是一种无损检测技术，通过X射线或同步辐射光源对电池内部结构进行三维成像，可直观分析电极形变、界面失效、锂枝晶生长等关键问题，为电池研发、失效分析和工艺优化提供高精度数据支持。以下是CT测试的核心内容及技术要点：

　　一、CT测试原理

　　基本原理：

　　利用X射线穿透样品时不同材料对射线的吸收差异，通过多角度投影重建三维断层图像。

　　高分辨率CT(如纳米CT、同步辐射CT)可达到亚微米级分辨率，揭示微观结构细节。

　　技术类型：

　　实验室X射线CT：适用于常规尺寸电池(如软包、圆柱电池)的整体结构扫描。

　　同步辐射CT：基于加速器光源，具有更高亮度和分辨率，适合纳米级微观结构分析。

　　原位CT：结合充放电设备，实时观测电池循环过程中的动态变化(如膨胀、裂纹扩展)。

　　二、CT测试应用场景

　　1. 电极结构分析

　　电极均匀性：检测涂层厚度、孔隙率分布及活性物质团聚情况。

　　循环后形变：观察电极层剥离、裂纹形成及集流体腐蚀。

　　2. 锂枝晶与析锂检测

　　锂枝晶生长：识别负极表面锂枝晶的三维形貌及穿透隔膜风险。

　　析锂定量：通过密度差异区分锂金属沉积与石墨嵌锂状态。

　　3. 界面失效研究

　　SEI(固态电解质界面膜)演变：分析循环过程中SEI的厚度变化及不均匀性。

　　电解液分布：结合荧光标记或对比剂，可视化电解液浸润状态。

　　4. 工艺缺陷诊断

　　卷芯对齐度：评估软包电池叠片或卷绕工艺的层间对齐精度。

　　焊接质量：检测极耳焊接气泡、虚焊等缺陷。

　　三、CT测试流程

　　1. 样品制备

　　尺寸适配：

　　软包电池需拆解至电芯(避免铝塑膜干扰成像)，圆柱/方形电池可整体扫描。

　　微型样品(如纽扣电池)需固定于专用支架，避免震动。

　　安全处理：

　　放电至安全电压(如3.0V以下)，防止扫描过程中短路或产热。

　　2. 扫描参数设置

　　能量选择：

　　根据样品密度调整X射线能量(如50-150 kV)，高密度材料(如铜集流体)需更高能量。

　　分辨率与视野：

　　宏观结构：分辨率10-50 μm，扫描时间短(10-30分钟)。

　　微观结构：分辨率0.1-1 μm(需同步辐射光源)，扫描时间长(数小时)。

　　3. 数据采集与重建

　　多角度投影：旋转样品(通常0°~360°)，采集数百至数千张投影图像。

　　三维重建：

　　使用软件(如Avizo、Fiji)对投影数据进行滤波反投影(FBP)或迭代算法重建，生成三维体数据。

　　4. 图像分析与量化

　　分割与建模：

　　区分电极、隔膜、集流体等不同材料区域(基于灰度阈值或机器学习算法)。

　　提取孔隙率、裂纹长度、枝晶体积等参数。

　　动态追踪：

　　原位CT对比不同循环周期下的结构演变，量化损伤累积速率。

　　四、CT测试优势与局限性

　　优势：

　　无损检测：无需拆解电池，保留原始结构信息。

　　高分辨率：同步辐射CT可解析亚微米级特征(如单颗粒裂纹)。

　　三维可视化：支持任意截面观察及体积渲染，揭示隐藏缺陷。

　　局限性：

　　成本高：同步辐射CT需大型装置，机时费用昂贵。

　　时间限制：高分辨率扫描耗时较长，难以实时监测快速过程。

　　金属伪影：高密度材料(如铜、铝)易产生射线硬化伪影，需算法校正。

　　五、与其他表征技术的联用

　　CT + SEM/TEM：

　　CT定位感兴趣区域，SEM/TEM提供更高分辨率的表面或截面形貌。

　　CT + EIS(电化学阻抗谱)：

　　关联结构缺陷与电化学性能衰减(如孔隙堵塞导致离子传输阻力增加)。

　　CT + 机械测试：

　　分析电池在外力挤压或针刺下的内部失效机制。

　　六、测试案例参考

　　案例1：软包电池循环后正极裂纹分析

　　CT显示正极活性物质颗粒间裂纹扩展，导致容量衰减。

　　案例2：锂金属电池枝晶穿透隔膜

　　原位CT捕捉到锂枝晶从负极生长并刺穿隔膜的动态过程。