【XRF】高階X射線螢光分析儀SEA-Hybrid在鋰電池（LiB）電極材料品管上的應用

鋰電池被廣泛地應用在3C產品上，然而，隨著全球暖化日益嚴重，迫使人類尋求節能、環保的替代能源，因此，發展高功率鋰電池以應用於動力電池以及再生能源儲電系統，是目前環保及節能領域最重要的一環。

高效能鋰電池的應用市場涵蓋純電動車（BEV）、油電混合車（HEV）、電動手工具、電動摩托車、電動自行車、航太設備等作為動力來源；同時，亦延伸應用於中大型不斷電系統（UPS）、太陽能電池（Solar Cell）、燃料電池（Fuel Cell）、再生能源儲電系統、大型儲能電池、燃油汽車之啟動電池等，也因為如此，對於鋰電池安全性要求也愈加嚴謹。

生產高功率鋰離子電池的製程複雜且技術層次較高，整個製造流程，包含混漿、塗佈、碾壓、分條、乾燥、組裝、灌液、封罐、清洗及檢驗等；其中影響電池價格、安全與性能最關鍵的就屬電極材料，包括電池正極材料，以及矽碳負極材料，許多的鋰電池危安事件發生原因可歸究到製造流程的品質管理失當。例如，之前某知名品牌因為鋰電池發生爆裂事件導致產品全面回收事件，就是因為產線上的生產治具磨損，所產生的金屬碎屑混入電池中，刺穿過薄的隔離膜造成內部短路，而使得產品在使用過程中引發內部短路，而造成過熱、起火或爆炸。

在鋰電池的製程中，即使小至20 um大小的鐵屑，就有極大機率刺穿過薄的隔離膜造成內短路導致電池失效，更可能引起電池的熱失控效應，並導致電池起火、或爆裂等危險事故，如圖一。因此，有效防止異物汙染以及快速檢測異物，是非常重要的課題，尤其是針對電極材料，如何在投產前能透過快速分析工具，有效控制電極材料的漿料品質，降低異物汙染是極為重要的工作。

鋰電池失效原因

針對電極材料的品質控管，傳統的作法是透過感應耦合電漿光譜儀（ICP）來分析材料是否有異物汙染；但這樣分析除了分析時間長之外，分析的盲點是樣品取樣少，代表性不夠，再者，並沒有辦法得知汙染物的大小以及數量。另一個傳統作法是透過穿透式電子顯微鏡（SEM-EDS），雖然可以直接觀察材料中的異物大小及數量分佈，但是，這同樣存在著只能測試到材料表層的盲點，當汙染異物在底層時，則無法有效分析而導致失真。

為了有效解決分析上的盲點，目前日本許多鋰電池生產大廠、汽車大廠、燃料電池生產廠商以及電極材料廠商，已經改用同時結合X光穿透功能、高速影像掃描以及元素分析功能的高階X射線螢光分析儀（XRF）作為異物分析的有利工具，如圖二。日本日立高新科學所生產製造的X射線螢光分析儀SEA-Hybrid，如圖三，即是針對這樣的功能特性所研發設計的最先進檢測設備，目前已經開始被上述相關的高效能鋰電池大廠、汽車大廠、燃料電池生產廠商以及電極材料廠商採用，實際應用於電極材料品質的控管上，成效斐然。

鋰電池極板掃描