激光共聚焦显微镜将开启锂电池外观缺陷检测的新时代

锂电池是一类由锂金属或锂合金为正负极材料、使用非水电解溶液的电池。锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂电池凭借能量密度高、使用寿命长、绿色环保等优点已经取代铅酸电池成为当前的主流。

锂电池的优点

1. 能量密度高

在相同的容量下，锂电池的重量是镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%,镍氢的35-50%

1. 循环寿命高

在正常情况下，锂离子电池的充放电周期可超过500次循环，磷酸铁锂则可以达到2000次。

1. 无记忆效应

记忆效应是指镍镉电池子啊充放电循环过程中，电池容量减少的现象。锂离子电池则不存在这种现象。

在锂电池的生产过程中，由于加工工艺的原因，零部件不可避免的会产生多种缺陷，如印制电路板上的孔错位、划伤、断路、短路、污染等。这些缺陷不仅影响产品的性能，严重时甚至会危害到生命安全，对用户造成巨大经济损失。

传统的外观检测为人工目视检测法，但是人工视觉外观缺陷检测方法受到人的主观性、人眼空间和时间分辨率的限制、检测不确定性大、易产生歧义、效率低下，已经很难满足现代工业发展的需求。

随之电子技术、图像传感技术和计算机技术的快速发展，利用光学传感技术来检测样品表面缺陷已经成为外观缺陷检测的重要手段。激光共聚焦显微镜（NS3500， Nanoscope Systems, 韩国纳兹克）采用的是针孔共聚焦技术，在物镜的焦平面上放置了一个带有小孔的挡板，可以将焦平面以外的杂散光挡住，消除球差并且进一步消除色差，从而极大地提高了分辨率。

传统的光学显微镜使用的是场光源，标本上每一点的图像都会受到邻近点的衍射的干扰，激光共聚焦显微镜是以光学切片原理为核心，滤除离焦杂散光，重建样品表面3D形貌。

应用案例

案例一．电极层厚检测

案例二．极片三维形貌及缺陷、异物检测

结论

锂电池制造进入微米级质控时代，仅依靠二维平面图像的传统外观检测已经难以满足高安全动力电池的质控需求。激光共聚焦显微镜突破二维成像局限，将外观缺陷检测从定性目视观察升级为三维形貌定量测量，精准识别并量化毛刺、针孔、凹陷、微裂纹等立体微观缺陷，有效降低漏检误判。 随着高速线扫共聚焦、三维 AI 缺陷识别技术持续迭代，激光共聚焦显微镜将在锂电工艺质控、缺陷复核、工艺参数标定领域大规模普及，推动锂电池外观质量控制体系升级，真正开启锂电池外观缺陷检测的新时代。