X射线微焦点技术在高能量密度新能源电池检测中的应用探索

摘要：在社会经济发展水平持续升高的今天，生态环境受到严重破坏，使资源能源面临严重的紧缺问题。随着清洁能源的推广应用，高能量密度新能源电池成为电动汽车最为关键的零部件之一。但是高能量密度新能源原理在实践应用中，容易出现短路、电极开裂、焊接不当等问题，影响新能源汽车的使用安全性。为此，安全可靠的检测方式，对保证高能量密度新能源电池安全性非常关键。X射线微焦点技术作为先进的技术手段，因有较高的精准度与分辨力，能够为高能量密度新能源电池检测提供可靠的技术支持。

关键词：X射线微焦点技术；高能量密度；新能源电池；检测应用

在全球各国寻求能源结构转型升级的今天，高能量密度新能源电池的推广与应用，也成为电动汽车的重要能源来源。但是此类电池在生产制造、实践应用中有一定的风险，使电动汽车稳定性、安全性下降。为此，高效精准检测高能量密度新能源电池非常重要。X射线微焦点技术属于无损检验方式，因有良好的穿透性、精准性，使其在新能源汽车检测中发挥显著作用。

一、X射线微焦点技术的简单介绍

X射线微焦点技术作为借助微焦点X射线源形成的高能量X射线束[1]，实现对物体的透视成像观察。相较于常规的X射线检测方式，X射线微焦点技术的焦点规格更小，可形成分辨率更高的X射线图像，促使X射线微焦点技术对于细小缺陷、结构复杂、精准度较高的检测项目有较高优势作用。X射线微焦点技术可划分为两种类型，即闭管X射线微焦点模式、开管X射线微焦点模式。其中，前者的阴阳两极没有密封，可随意更换，利用过程中应用真空泵将其空气抽出，使其电压升高、焦点规格更小、检验精准度升高；后者的阴阳两极均处于真空管中，由于不需要后期维护，操作速度比较快，使用期限比较长，因此具有良好的经济性。在实践过程中，后者利用自身显著的经济性，使其应用频次更高，而前者适用于精准度较高的检测项目。

二、在高能量密度新能源电池检测中X射线微焦点的运用

（一）检测内部结构

X射线微焦点技术可将高能量密度新能源电池外壳、内部材料穿透[2]，以便形成电池内部透视结构影像，通过对X射线微焦点能量、焦距予以调整，以便形成层次各不相同的内部结构影像，帮助检测工作者详细观察电池内部情况。此种情况下，可让检测工作者第一时间发现电极、隔膜、电解液等材料是否存在裂纹、气泡、异物等问题。

（二）检测焊接质量

由于高能量密度新能源电池有许多焊接点[3]，例如常见的极耳焊接、电池包焊接等，以上焊接点的质量直接关乎高能量密度新能源电池的使用性能与安全性能。运用X射线微焦点技术可如实反映焊接点内部结构，如焊接宽度、焊接深度、焊接形态、是否有未焊透、夹渣、气孔等问题，通过检测高能量密度新能源电池的焊接质量，可帮助工作者第一时间发现焊接问题，并通过修复技术，使高能量密度新能源电池的使用性能、安全性能得以保障。

（三）检测电极质量

电极作为高能量密度新能源电池的重要零部件，电极质量直接关乎电池的能量密度、充放电性能、循环使用寿命等。运用X射线微焦点技术，帮助检测工作者观察电极微观结构，使其了解电极材料的分布情况、颗粒形态、孔隙率等，通过提高电极质量检测精准度，能够第一时间解决电极材料不均问题、脱落问题，为改进电极设计提供可靠的技术支撑。

（四）检测内部短路

内部短路问题在高能量密度新能源电池中较为多见，容易影响电池的使用性能[4]，严重情况下可诱发安全事件。在高能量密度新能源电池内部短路检测中，运用X射线微焦点技术，可直接穿透电池内部结构，便于检测工作者详细观察电池各个结构，并与正常电池、故障电池的X射线微焦点影像相互比较，可帮助工作者第一时间发现电池内部短路问题，例如金属颗粒、枝晶生长等，及时解决电池内部短路问题，提高电池的利用效率。

（五）检测异物污染

高能量密度新能源电池在实践应用中，容易受到金属颗粒、尘埃、纤维等物质影响，一旦上述异物进入电池内部，将会弱化电池的使用性能与安全性能。通过X射线微焦点技术手段，可将电池内部异物污染如实显示出来，帮助检测工作者明确异物所在位置、形态大小等。工作者对高能量密度新能源电池进行异物检测，使工作者第一时间清除异物，以免对电池带来更加严重的影响。

三、在高能量密度新能源电池检测中X射线微焦点技术的优势与劣势

在X射线微焦点技术使用优势方面，主要包括以下几点：（1）精准度高。X射线微焦点技术有较高的分辨率与精准度，能够精准检测高能量密度新能源电池内部细小微结构。（2）无损检验。X射线微焦点技术不会对电池带来任何影响，满足高能量密度新能源电池检测的无损要求。（3）效率高。在科学技术完善发展的今天，X射线微焦点技术检验效率比较高，可满足高能量密度新能源电池检测的效率要求。（4）灵活性好。X射线微焦点技术可满足不同类型、各种规格的高能量密度新能源电池检测要求，有良好的适应性能。

但是在X射线微焦点技术使用劣势方面，主要涉及以下几点：（1）成本过高。由于X射线微焦点设施昂贵，成本比较高，对检测单位提出较高的资金投入要求；（2）操作复杂。X射线焦点技术操作复杂，检测工作者需要掌握专业的理论知识与实践技能，这也对检测单位的培训管理工作提出较高要求；（3）数据分析。因X射线微焦点技术影像数据量比较大，需要检测工作者有良好的数据分析能力，检测单位通过研发图像处理算法、数据分析系统，才能保证高能量密度新能源电池检测的精准性。

四、X射线微焦点技术的未来发展形势

现如今，科学技术水平持续升高，为新能源电池行业提供必要的技术支持，在高能量密度新能源电池检测中，X射线微焦点技术运用有良好的空间。日后X射线微焦点技术发展形势包括以下几点：其一，设施体积缩小、更加便携。为满足高能量密度新能源电池现场检测的基本要求，X射线微焦点设施也要注重小型化、便携化发展，促使检测单位能够及时将X射线微焦点设备运往检测现场，提高高能量密度新能源电池检测效率。其二，智能化与自动化发展。在智能化时代背景下，X射线微焦点技术能够实现自动化检测、数据处理，运用人工智能算法和自动化检测程序，实现对高能量密度新能源电池的自动化识别、自动化归类、自动化设定，提高检验工作效率。其三，实现多模态融合检验。想要实现高能量密度新能源电池的系统检测，日后X射线微焦点技术也可与超声检验技术、红外热成像技术相互融合，形成多模态融合检测模式，以便保证检测数据精准可靠，为电池性能分析提供可靠依据。

结束语：

综上所述，X射线微焦点技术是一种无损检测手段，可为高能量密度新能源电池检测提供必要的技术支持，通过指导检测工作者观察电池内部精细结构，可使检测工作者第一时间发现故障问题。日后随着科学技术持续更新，X射线微焦点技术也能充分展现自身的技术优势、功能优势，在新能源电池检测中发挥显著作用，且研究学者也要重视此项技术所面临的挑战难点，把握X射线微焦点技术的未来发展趋势，以便提高新能源电池检测工作效率。

参考文献：

[1]唐华平，陈志强，何武，等.CNT冷阴极微焦点X射线管研制[J].真空电子技术，2023（6）：23-27，44

[2]王艳，刘冠宏，王雷程，陈泽祥，于思明，张鹏程.基于碳纳米管冷阴极的微焦点X射线源及其应用[J].真空电子技术，2023（6）：10-1644

[3]刘川江，王奥，张根源，等．基于自注意力机制U-net的微焦CT去射线源模糊方法[J]．光学学报，2024，44（7）：293-301

[4]张海东，王启然，周涵彬，等.微焦点DR成像技术在索类火工品制造检测中的应用[J].无损检测， 2023， 45（6）：17-20.