提到蔡司，人們腦海中浮現(xiàn)的往往是其卓越的相機鏡頭和時尚的眼鏡鏡片等光學產(chǎn)品。然而，在工業(yè)領域，尤其是電池制造領域，蔡司的光學顯微鏡也同樣發(fā)揮著舉足輕重的作用。
隨著新能源汽車的迅速普及，電池安全問題成為消費者和制造商共同關注的焦點。一個看似微不足道的問題——電池極片上的毛刺，卻可能帶來極為嚴重的安全隱患。今天，我們就以此為例，看看蔡司的工程師們是如何以近乎“瘋狂”的創(chuàng)新精神，攻克毛刺難題，全面保障電池安全的。
挑戰(zhàn)
01
毛刺——電池安全的“隱形殺手”
毛刺，指的是電極箔材邊緣的尖銳金屬突起，在電池制造過程中，電極的切割是一個關鍵環(huán)節(jié)，用于生產(chǎn)不同尺寸的電池。無論是分條、模切還是極耳切割，金屬集流體（如銅箔或鋁箔）在機械加工中極易產(chǎn)生微米級的毛刺。
▲毛刺產(chǎn)生于分條、模切工藝過程中
如果在電極加工過程中產(chǎn)生的毛刺，將引起刺穿隔膜的風險，這種情況可能導致正負極接觸短路。內(nèi)部短路可能導致局部過熱，觸發(fā)鏈式反應 ，最終引發(fā)電池起火甚至爆炸，造成巨大的經(jīng)濟損失和安全隱患。
02 傳統(tǒng)的檢測的困境
以往的電池制造商往往采用高倍顯微鏡下人工目檢的方式來檢查、分析和測量毛刺，但這樣的方式存在諸多問題：
01 誤差率高 人眼易疲勞，檢測標準也難以統(tǒng)一，漏檢率較高。
02 再現(xiàn)性差 由于不同檢測人員的操作經(jīng)驗、軟硬件設施和檢測標準各異，檢測結(jié)果可能存在一定偏差，從而導致再現(xiàn)性較差。
03 追溯性差 人工檢測主要依賴肉眼，無法記錄每個檢測極片的圖像，缺乏溯源能力和二次復檢的可能性。
在動力電池廠商爭相擴產(chǎn)的背景下，如何實現(xiàn)更安全、更高效、更廉價的極片毛刺檢測？蔡司的工程師們給出了一個大膽而瘋狂的答案——徹底擺脫人工檢測的束縛，轉(zhuǎn)而研發(fā)專門用于電池極片毛刺檢測的數(shù)碼顯微鏡 系統(tǒng)。
蔡司的底氣源于其百年光學技術積累，在現(xiàn)代科技加持下，工程師們將尖端數(shù)碼顯微鏡、自適應光源系統(tǒng)與圖像識別算法，打造出了這樣一個劃時代的解決方案。
硬件核心
01 黑科技 電極毛刺形態(tài)復雜多變，水平毛刺與垂直毛刺的形態(tài)不一，給識別檢測造成了困難。由于正負極極片的種類各異，對光源的要求也有所不同。而這款數(shù)碼顯微鏡擁有可選自適應光源系統(tǒng)，可以通過多角度LED照明，清晰捕捉極片端面與平面的毛刺輪廓，從而更好地識別毛刺。
02 光學性能 ZEISS Axio Zoom.V16數(shù)碼顯微鏡，其采用專業(yè)平場復消色差遠心物鏡和蔡司專業(yè)相機，實現(xiàn)7x至112x光學放大倍率的連續(xù)調(diào)節(jié)，即使在1X的大視場物鏡下，最高光學平面分辨率也可達到0.7微米。
03 多樣化配置 蔡司不僅提供可兼容140mm*90mm極片樣品的手動工作臺，也提供可根據(jù)實際極片尺寸深度定制的大行程工作臺，目前最大尺寸為1500mm*260mm，刀片電池 這類超大尺寸電極也可適配。
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軟件大腦
該系統(tǒng)搭載的毛刺識別算法經(jīng)過眾多一線廠商樣品的多次修正，具備廣泛的適應性和卓越的穩(wěn)定性。算法能夠自動區(qū)分毛刺類型，精準測量長度等參數(shù)。這一技術顯著提升了毛刺識別和測量的準確性，大大降低了人為誤差，從而有效避免因人為失誤引發(fā)的質(zhì)量和安全問題。
結(jié)合ZEN Core平臺的自動化工作流程，可以實現(xiàn)從圖像采集、毛刺識別、尺寸測量到報告生成的全流程無人化操作，縮短檢測周期。
這一自動化的毛刺檢測方案，不僅減少了人為誤檢的可能性，也有助于解放人力資源，降低制造商的人員成本。這使工程師不再需要手動監(jiān)控操作，能夠?qū)⒕性诟邞?zhàn)略性的任務上，不僅大大提升了制造商的整體效率，還能通過優(yōu)化制造商的人員配置來增強他們的競爭力。
目前，蔡司電池極片的毛刺檢測方案已經(jīng)覆蓋了全國大部分知名動力電池廠商，其中多數(shù)企業(yè)都采用了ZEISS Axio Zoom.V16 配合大行程工作臺的定制方案，可實現(xiàn)大尺寸電極片 的全自動檢測。
結(jié)語
未來，蔡司將繼續(xù)在電池安全檢測領域進行探索，深入電池材料研發(fā)、電芯失效分析等更前沿的領域，不斷推出更先進的技術和解決方案，為新能源汽車電池 的安全性提供更堅實的保障。
