提到蔡司，人們腦海中浮現(xiàn)的往往是其卓越的相機(jī)鏡頭和時(shí)尚的眼鏡鏡片等光學(xué)產(chǎn)品。然而，在工業(yè)領(lǐng)域，尤其是電池制造領(lǐng)域，蔡司的光學(xué)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(wèn)題成為消費(fèi)者和制造商共同關(guān)注的焦點(diǎn)。一個(gè)看似微不足道的問(wèn)題——電池極片上的毛刺，卻可能帶來(lái)極為嚴(yán)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(guò)程中，電極的切割是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用于生產(chǎn)不同尺寸的電池。無(wú)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(jī)械加工中極易產(chǎn)生微米級(jí)的毛刺。
▲毛刺產(chǎn)生于分條、模切工藝過(guò)程中
如果在電極加工過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺，將引起刺穿隔膜的風(fēng)險(xiǎn)，這種情況可能導(dǎo)致正負(fù)極接觸短路。內(nèi)部短路可能導(dǎo)致局部過(guò)熱，觸發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，最終引發(fā)電池起火甚至爆炸，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。
02 傳統(tǒng)的檢測(cè)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(lái)檢查、分析和測(cè)量毛刺，但這樣的方式存在諸多問(wèn)題：
01 誤差率高
人眼易疲勞，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也難以統(tǒng)一，漏檢率較高。
02 再現(xiàn)性差
由于不同檢測(cè)人員的操作經(jīng)驗(yàn)、軟硬件設(shè)施和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)各異，檢測(cè)結(jié)果可能存在一定偏差，從而導(dǎo)致再現(xiàn)性較差。
03 追溯性差
人工檢測(cè)主要依賴肉眼，無(wú)法記錄每個(gè)檢測(cè)極片的圖像，缺乏溯源能力和二次復(fù)檢的可能性。
在動(dòng)力電池廠商爭(zhēng)相擴(kuò)產(chǎn)的背景下，如何實(shí)現(xiàn)更安全、更高效、更廉價(jià)的極片毛刺檢測(cè)?蔡司的工程師們給出了一個(gè)大膽而瘋狂的答案——徹底擺脫人工檢測(cè)的束縛，轉(zhuǎn)而研發(fā)專門用于電池極片毛刺檢測(cè)的數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)。
蔡司的底氣源于其百年光學(xué)技術(shù)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(yīng)光源系統(tǒng)與圖像識(shí)別算法，打造出了這樣一個(gè)劃時(shí)代的解決方案。
硬件核心
01 黑科技
電極毛刺形態(tài)復(fù)雜多變，水平毛刺與垂直毛刺的形態(tài)不一，給識(shí)別檢測(cè)造成了困難。由于正負(fù)極極片的種類各異，對(duì)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(yīng)光源系統(tǒng)，可以通過(guò)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(shí)別毛刺。
02 光學(xué)性能
ZEISS Axio Zoom.V16數(shù)碼顯微鏡，其采用專業(yè)平場(chǎng)復(fù)消色差遠(yuǎn)心物鏡和蔡司專業(yè)相機(jī)，實(shí)現(xiàn)7x至112x光學(xué)放大倍率的連續(xù)調(diào)節(jié)，即使在1X的大視場(chǎng)物鏡下，最高光學(xué)平面分辨率也可達(dá)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(dòng)工作臺(tái)，也提供可根據(jù)實(shí)際極片尺寸深度定制的大行程工作臺(tái)，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。
軟件大腦
該系統(tǒng)搭載的毛刺識(shí)別算法經(jīng)過(guò)眾多一線廠商樣品的多次修正，具備廣泛的適應(yīng)性和卓越的穩(wěn)定性。算法能夠自動(dòng)區(qū)分毛刺類型，精準(zhǔn)測(cè)量長(zhǎng)度等參數(shù)。這一技術(shù)顯著提升了毛刺識(shí)別和測(cè)量的準(zhǔn)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(wèn)題。
結(jié)合ZEN Core平臺(tái)的自動(dòng)化工作流程，可以實(shí)現(xiàn)從圖像采集、毛刺識(shí)別、尺寸測(cè)量到報(bào)告生成的全流程無(wú)人化操作，縮短檢測(cè)周期。
這一自動(dòng)化的毛刺檢測(cè)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(dòng)監(jiān)控操作，能夠?qū)⒕性诟邞?zhàn)略性的任務(wù)上，不僅大大提升了制造商的整體效率，還能通過(guò)優(yōu)化制造商的人員配置來(lái)增強(qiáng)他們的競(jìng)爭(zhēng)力。
目前，蔡司電池極片的毛刺檢測(cè)方案已經(jīng)覆蓋了全國(guó)大部分知名動(dòng)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(tái)的定制方案，可實(shí)現(xiàn)大尺寸電極片的全自動(dòng)檢測(cè)。
結(jié)語(yǔ)
未來(lái)，蔡司將繼續(xù)在電池安全檢測(cè)領(lǐng)域進(jìn)行探索，深入電池材料研發(fā)、電芯失效分析等更前沿的領(lǐng)域，不斷推出更先進(jìn)的技術(shù)和解決方案，為新能源汽車電池的安全性提供更堅(jiān)實(shí)的保障。
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（來(lái)源：蔡司）
