1 秒级三维 CT 成像！液态靶X射线源重新定义电池全流程无损检测
发布日期：2026-05-28
在电池制造向高速化、高集成、高安全方向持续演进的背景下，电芯内部微观缺陷的精准识别已成为保障产品可靠性与生产效率的核心环节。传统的二维X射线检测易漏检、抽样检测覆盖不足、常规 CT 检测速度受限等问题，已难以匹配动力电池与消费电池规模化生产的严苛需求。Excillum推出的MetalJet 液态靶X射线源，以高功率、高亮度、小焦斑的技术特性，突破传统检测瓶颈，构建高速、高精度、全流程在线的三维 CT 检测新标准，为电池全品类检测与材料研究提供核心支撑。
一、Excillum：重构电池检测性能边界
电池内部缺陷多为微观级结构异常，隐藏在电芯结构深处，常规检测手段难以实现高效识别。MetalJet 液态靶 X 射线源依托液态靶材技术，将高端 CT 系统的检测能力推向新高度：
成像更清晰：高亮度 X 射线输出可显著提升图像对比度与分辨率，精准捕捉电极错位、内部空洞、微小裂纹等隐蔽缺陷；
检测更高速：支持在线式全检，突破传统 CT 离线、慢速的局限，消除生产瓶颈；
识别更细微：可检测传统设备无法分辨的微小缺陷，全面覆盖电芯安全关键风险点。
依托上述优势，该技术可在所需的分辨率、功率和速度下对每一个电芯进行检测，为电池生产建立质量、效率与安全性协同提升的新范式。
二、三维 X 射线检测中发现的典型缺陷
电极错位（阴阳极悬垂）
分层
内部空洞
焊接缺陷
外来颗粒污染
电极或外壳裂纹
卷芯变形
三、全场景应用：覆盖主流电池形态与研发需求
圆柱形电池
圆柱形电池是电动汽车（EV）储能的核心支柱，在能量密度、可靠性和可制造性之间实现了良好平衡。多年来，这类电池已从广泛使用的18650和2170规格，发展到最新一代的 46XX系列，后者采用更大的外形尺寸和前沿设计以实现更出色的性能。
然而，在圆柱形电池制造中确保质量至关重要，因为电极错位、内部空洞和污染等缺陷会导致效率降低、废品率上升，甚至带来安全风险。高速、高分辨率的检测方案对于尽早发现这些问题不可或缺——既能优化生产良率，又能确保每一枚电池的安全与性能。
借助液态靶射线源MetalJet F，可实现感兴趣区域（ROI）1秒内完成扫描，而全电池扫描也仅需几秒钟即可实现，且适配 4680 等大尺寸电芯高速在线检测，提升良率与出厂可靠性。
使用MetalJet液态靶射线源对4680 NMC电池进行的高速三维X射线扫描（左）；使用MetalJet液态靶射线源扫描的2170EV电池（右）
方形电池
方形电池易出现焊接缺陷、电解液泄漏和内部错位等问题，规模化生产需稳定一致的高精度检测保障。
借助MetalJet F液态靶射线源，对方形电池角部感兴趣区域（ROI）的扫描可在1秒或更短时间内完成，可精准评估电极对齐状态，保障批量生产质量稳定性。
视频1：一秒钟CT挑战
视频2：磷酸铁锂电池CT
软包电池
软包电池是一种灵活轻便的储能解决方案，广泛应用于电动汽车（EV）和消费电子产品。其薄型层压设计可实现更高的能量密度和高效的空间利用率，因此非常适用于对重量和外形尺寸有严格要求的应用场景。
视频3：一秒钟CT挑战
3个堆叠在一起的iPhone 15软包电池的1秒三维X射线扫描
在电动汽车中，软包电池可实现定制化的电池包设计，具有更优的冷却与封装效率。在消费电子领域，它们则为智能手机、笔记本电脑和其他便携式设备提供紧凑的高性能电源。然而，其柔性外壳使软包电池更容易出现鼓胀、分层和内部污染等缺陷。这些问题会损害性能、缩短使用寿命并危及安全性。前沿的检测技术对于尽早发现这些缺陷、确保可靠性以及在大规模生产中维持最高质量标准至关重要。
借助MetalJet F液态靶射线源，可根据电池的外形尺寸，选择进行感兴趣区域（ROI）扫描或全电池扫描，以三维成像快速识别结构异常，保障寿命与安全。
电池研究
突破电池性能的界限，始于在微米和纳米尺度上对材料有更深入的理解。随着电池设计的演进和新化学体系的涌现，研究人员需要能够对电芯及材料的内部结构提供具有洞察力的工具。
MetalJet F液态靶射线源凭借高通量和/或小焦斑尺寸的有力组合，使研究人员能够以全新的方案对电池材料进行可视化和分析。无论是研究电极微观结构、颗粒分布还是识别材料缺陷，使用Excillum X射线源都能实现先进的纳米和微米CT成像，从而加速科学发现并优化下一代电池技术。
电池微结构
下方视频展示了对锂离子电池正极材料的纳米CT扫描，材料的微观结构可被清晰分辨。铝正极集流体和活性LiCoO₂层均得以可视化，借助Excillum NanoTube N3的微小X射线焦斑所实现的高分辨率，还可对其展开进一步分析。
上述结果于瑞典Excillum的应用实验室中生成，使用的是自研NanoTube N3以及来自 Dectris的探测器。可视化与分析则通过ORS Dragonfly软件完成。
视频4：阴极材料CT结果
电池颗粒尺寸
在下图中，锂离子电池正极（NCA/LCO-E）的纳米CT三维渲染图展示了不同尺寸的颗粒（体素尺寸为140nm）。
这套配备 Excillum NanoTube 的纳米CT系统，是在德国维尔茨堡的弗劳恩霍夫集成电路研究所（Fraunhofer IIS）设计、开发并完成调试的。结合EIGER2碲化镉（CdTe）探测器，该系统已针对材料表征与无损检测（NDT）应用进行了优化。
