Les batteries sont plus importantes que jamais. Elles ont alimenté la révolution mobile et sont maintenant sur le point de transformer l'industrie du transport et le réseau électrique.

Les batteries des appareils modernes sont soumises à une pression immense; elles doivent stocker, charger et décharger de grandes quantités d'énergie dans des configurations à haute densité. Les enjeux sont extrêmement élevés. Nous avons été témoins de rappels dangereux et coûteux. Vous souvenez-vous du fiasco du Samsung Galaxy Note 7 il y a quelques années? Ce rappel a non seulement coûté directement des milliards de dollars à l'entreprise, mais il a également porté un coup incalculable à la réputation de Samsung.

Avec la transition mondiale vers les véhicules électriques, les constructeurs automobiles ont dû faire face à de sérieux défis liés aux processus de fabrication des batteries et ont dû procéder à plusieurs rappels de véhicules électriques importants et coûteux en raison de problèmes de batteries.

Webinaire sur demande

Ce webinaire démontre comment la technologie de tomodensitométrie industrielle de Lumafield peut vous aider à éviter de tels coûts en inspectant les batteries avant qu'elles ne soient mises sur le marché, vous permettant ainsi d'empêcher des problèmes invisibles de se transformer en désastres complets.

Piles alcalines

Nous commençons par utiliser notre logiciel Voyager pour examiner des reconstructions 3D de piles alcalines courantes : les AAA et les 9V. À l'intérieur de chaque cellule, la tomodensitométrie révèle la tige en laiton ou en cuivre à haute densité qui pénètre dans un noyau de zinc en poudre, entouré d'une couche externe de dioxyde de manganèse. Les scans permettent d'évaluer facilement l'intégrité de la tige et de déterminer s'il y a une fuite de zinc. Notre scan de la pile 9V montre 6 cellules AAAA compactées à l'intérieur, qui varient toutes légèrement les unes des autres à cet égard.

Bloc-batterie 18V pour outil électrique

Ensuite, nous utilisons Voyager pour examiner l'intérieur d'un bloc-batterie lithium-ion 18V pour outil électrique. Nous pouvons clairement voir les cellules individuelles nichées dans un boîtier en plastique moulé par injection nervuré. Grâce à la tomodensitométrie, vous pouvez valider le positionnement et l'ajustement des batteries, ainsi que déterminer s'il y a une interférence ou un risque de dommage.

La modification des paramètres de mappage de plage de Voyager permet aux composants métalliques du bloc-batterie de ressortir nettement. Nous pouvons voir le ressort qui actionne le loquet de la batterie. Un ingénieur a manifestement fait ses devoirs et s'est assuré de la longueur correcte des vis. Notre vue en coupe et notre outil de mesure linéaire montrent une bonne marge de sécurité de 1,6 millimètre entre la vis et les cellules de la batterie.

Cellule lithium-ion LG21700

Ci-dessous se trouve un scan tomodensitométrique d'une cellule lithium-ion LG21700 de haute qualité. Il montre clairement comment les séparateurs au sommet de la cellule sont alignés uniformément. De fines couches d'électrodes avec des couches de séparation légèrement plus hautes sont toutes enroulées autour du noyau central. Nous trouvons également des électrodes métalliques traversant le milieu.

Ci-dessous, un aperçu de l'outil de mesure automatisé de Voyager. Nous définissons un plan d'inspection dans l'objet et constatons que le diamètre extérieur du boîtier est presque exactement de 21 millimètres. Le diamètre de 21 millimètres et la longueur de 70 millimètres donnent cette mesure métrique 21700, et LG a respecté ces dimensions. Nous pouvons également résoudre des détails très fins, comme le pas entre les couches de séparation de cet enroulement, qui est de 340 microns.

Batterie lithium-ion de type poche

Ensuite, nous examinons une cellule lithium-ion de type poche. On en trouve partout, des jouets aux appareils électroniques portatifs. Elles sont offertes dans toutes les formes et tailles, offrant une densité énergétique élevée. Cependant, ces cellules sont très fragiles, ce qui en fait des candidates idéales pour l'inspection par tomodensitométrie. À l'intérieur, vous trouverez un assemblage étroitement enroulé d'électrodes et de séparateurs. Il y a une petite carte de circuit imprimé sur le dessus où les électrodes — l'anode et la cathode — sont soudées.

Contrairement à la cellule cylindrique LG21700, elle n'a pas de protection, ce qui la rend vulnérable aux dommages. Il existe également un risque élevé de défauts de fabrication sur les bords de la cellule, là où les fines feuilles sont particulièrement délicates. Un léger pincement pourrait facilement déchirer cette feuille et créer un court-circuit.

Cette batterie particulière est fonctionnelle, mais vous pouvez voir quelques défauts intéressants. Dans la vue en coupe ci-dessous, il y a une minuscule séparation au niveau du pli entre l'électrode et la couche de séparation. Cela ne semble pas être un problème immédiat, mais c'est une zone qui pourrait nécessiter plus d'attention si elle apparaît dans un grand pourcentage de batteries provenant de cette ligne de production.

Batterie lithium-ion encapsulée SRAM

Cette batterie lithium-ion SRAM provient d'un levier de vitesse électronique sur un vélo. C'est un excellent exemple des défis liés à l'intégration d'une batterie dans un produit.

Il s'agit d'un bloc-batterie rechargeable qui serait monté sur le cadre d'un vélo pour alimenter les leviers de vitesse électroniques. Cette vue des cellules montre la carte de circuit imprimé et les languettes qui y sont connectées. La structure en forme de rondelle sur le dessous fait partie d'un interrupteur indicateur mécanique situé à l'extérieur.

Vous pouvez voir à l'intérieur du boîtier qu'il y a deux cellules lithium-ion de type poche. Cette batterie est unique parmi les articles scannés dans ce webinaire, car elle est encapsulée pour l'aider à résister à un environnement à fortes vibrations et à forte humidité.

L'encapsulage est un moyen fiable de protéger vos batteries et constitue également une application idéale pour la tomodensitométrie, car l'encapsulage rend toute inspection ultérieure impossible. Notre scan montre des bulles d'air et des espaces dans l'encapsulage.

Voyez par vous-même

Tous ces scans sont accessibles dans notre logiciel Voyager; pour les explorer, créez simplement un compte gratuit lorsque vous y serez invité.

Duracell AAA
Amazon Basics 9V
Bloc-batterie d'outil électrique 18V
Cellule lithium-ion LG21700
Cellule lithium-ion de type sachet
Cellule lithium-ion SRAM

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