在現(xiàn)代電子設備中，5號（AA）電池是比較常見的電池類型之一。它廣泛應用于各種家用電器、玩具、遙控器以及其他便攜設備中。了解電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)對于提高電池的性能和安全性具有重要意義。

布魯克三維X射線顯微鏡SkyScan1273作為一種高分辨率的無損檢測工具，能夠深入揭示電池內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)和潛在缺陷。為了能夠使得檢測結(jié)果更具代表性，本文將詳細介紹應用SkyScan1273表征漏液的標準5號堿電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實驗結(jié)果。 

實驗方法

1. 儀器簡介

布魯克SkyScan1273是一款先進的桌面型三維X射線顯微鏡，具有高分辨率和高對比度的成像能力。其主要特點包括：

高通量高功率：雖然是一款桌面型設備，但是其電壓可達130KV，功率為39W，且可放置直徑300mm，高度500mm的大樣品。

快速掃描：能夠在較短時間內(nèi)完成高質(zhì)量的三維成像。

無損檢測：無需破壞樣品，即可進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細觀察。

多模式成像：支持一系列不同的成像模式，以滿足多樣化的研究需求。 

2. 掃描參數(shù)設置

根據(jù)5號電池的尺寸和材料特性，設定合適的掃描參數(shù)。包括： 

3.結(jié)果與討論

如圖1所示，SkyScan 1273三維X射線顯微鏡通過AA電池和其結(jié)構(gòu)的各個組件提供了清晰的視圖，包括：正負極、集電體、金屬外殼等。

圖1、5號電池樣品結(jié)構(gòu)正交三視圖 

在重構(gòu)后的三維切片圖中，我們通常使用不同的灰度值表征不同的組分，在分析軟件中，我們可以根據(jù)灰度值不同進行閾值分割，用不同顏色表征電池結(jié)構(gòu)中不同的部分，如圖2。

圖2、電池結(jié)構(gòu)不同顏色表征 

另外，將采集的切片圖數(shù)據(jù)集導入到三維體渲染軟件中，我們可以對樣品進行任意角度的旋轉(zhuǎn)以及“虛擬切割”，以直觀觀察電池樣品內(nèi)部不同位置和各個角度的三維結(jié)構(gòu)（圖3），也可以將上一步基于閾值分割后提取出的感興趣區(qū)進行單獨的三維表征（圖4）。當然，我們也可以根據(jù)需求為不同的部分進行顏色編碼，使不同部分的三維結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生更強的對比與區(qū)分。

圖3、電池樣品某位置“虛擬切割”后的截面表征

圖4、提取感興趣區(qū)域—負極做單獨的三維表征

在本案例中，我們進行了進一步的工作，即將不同的部分進行“分割提取”，并分別創(chuàng)建相應的網(wǎng)格模型，導入相應第三方軟件，以更為逼真的渲染方式將結(jié)果結(jié)構(gòu)表征出來。當然，我們也可以根據(jù)不同的需求，將這些網(wǎng)格模型導入到其他有限元分析軟件中去進行其他的分析。

結(jié)論

布魯克三維X射線顯微鏡SkyScan1273在檢測5號（AA）電池中展示了其優(yōu)異的性能。通過高分辨率的三維成像，我們可以深入了解電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和潛在缺陷，為電池的性能優(yōu)化和安全性評估提供重要依據(jù)。三維X射線顯微鏡作為一種先進的無損檢測工具，在電池研究和開發(fā)領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。