鋰離子電池 "
鋰離子電池是一種二次電池,，主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作,。在充放電過(guò)程中，鋰離子穿過(guò)隔膜在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌,，鋰離子能量的存儲(chǔ)和釋放通過(guò)電極材料的氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn),。
鋰離子電池主要由正極材料、隔膜,、負(fù)極材料,、電解液和其他材料組成。其中,，隔膜在鋰離子電池中起到阻止正負(fù)極直接接觸的作用,，并允許電解液中的鋰離子自由通過(guò)，提供鋰離子傳輸?shù)奈⒖淄ǖ馈?/span>
鋰離子電池隔膜的孔徑尺寸,、多孔程度,、分布均一性、厚度直接影響電解液的擴(kuò)散速率和安全性,，對(duì)電池的性能有很大影響,。如果隔膜的孔徑太小，鋰離子的透過(guò)性受限,，影響電池中鋰離子的傳輸性能,，使得電池內(nèi)阻增大；如果孔徑太大,，鋰枝晶的生長(zhǎng)可能會(huì)刺穿隔膜,，造成短路或爆炸等事故[1]。
場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡在鋰電隔膜檢測(cè)中的應(yīng)用 "
使用掃描電鏡可以觀察隔膜的孔徑尺寸和分布均勻性,，還可以對(duì)多層和有涂覆隔膜的截面進(jìn)行觀察,，測(cè)量隔膜厚度。傳統(tǒng)的商業(yè)化隔膜材料多為聚烯烴材料所制備的微孔膜,，包括聚乙烯（PE）,、聚丙烯（PP）單層膜及PP/PE/PP三層復(fù)合膜,。聚烯烴類的高分子材料絕緣不導(dǎo)電，并且對(duì)電子束非常敏感,，高壓下觀察會(huì)導(dǎo)致荷電效應(yīng),，高分子隔膜的精細(xì)結(jié)構(gòu)也會(huì)被電子束損傷。國(guó)儀量子自主研發(fā)的SEM5000型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡,，具備低壓高分辨的能力,，可以在低壓下直接觀察隔膜表面的精細(xì)結(jié)構(gòu)，并且不會(huì)對(duì)隔膜產(chǎn)生損傷,。
隔膜的制備工藝主要分為干法和濕法兩類[2],。干法即熔融拉伸法，包括單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝,，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單,，制造成本低，是鋰離子電池隔膜生產(chǎn)的常用方法,。干法制備的隔膜具有扁長(zhǎng)狀微孔（圖1）,，但制備的隔膜較厚，且微孔均勻性差,、孔徑和孔隙率較難控制,，組裝后的電池能量密度低，主要應(yīng)用于中低端鋰離子電池,。
圖1 干法拉伸隔膜/0.5KV/Inlens
濕法即熱致相分離法,，將聚合物與高沸點(diǎn)溶劑等混合熔融，經(jīng)過(guò)降溫相分離,、拉伸,、萃取干燥、熱處理定型等工藝制得微孔膜,。與干法工藝相比較,，濕法工藝穩(wěn)定可控，制得的隔膜厚度薄,、力學(xué)強(qiáng)度高,、孔徑分布均勻且相互貫穿（圖2）。使用濕法工藝制得的隔膜雖然成本高于干法工藝,，但組裝后的電池能量密度高,、充放電性能好，多應(yīng)用于中高duan的鋰離子電池,。結(jié)合國(guó)儀量子自主研發(fā)的孔徑分析系統(tǒng),，可以對(duì)隔膜的孔徑、孔隙率等特征進(jìn)行快速自動(dòng)化的分析（圖3）,。
圖2 濕法拉伸隔膜/1KV/Inlens
圖3 隔膜孔徑分析/1KV/Inlens
雖然聚烯烴類的隔膜廣泛應(yīng)用于鋰離子電池中，但受材料本身力學(xué)性能、耐熱性及表面惰性的限制,，單純的聚烯烴隔膜無(wú)法滿足鋰離子電池高安全性和高性能的要求,。為此，需要對(duì)聚烯烴隔膜進(jìn)行表面改性,，以提高其力學(xué)性能,、耐熱性及與電解質(zhì)的親和力。其中,，目前最常使用的方法就是對(duì)隔膜進(jìn)行表面物理涂覆[3],。無(wú)機(jī)陶瓷材料（圖4）具有耐熱性好、化學(xué)穩(wěn)定性高的特點(diǎn),，并且表面的極性官能團(tuán)有利于改善聚烯烴隔膜對(duì)電解液的浸潤(rùn)性,，故其常作為涂覆顆粒以增強(qiáng)隔膜的耐熱性和電化學(xué)性能。圖5為經(jīng)無(wú)機(jī)陶瓷顆粒涂覆后隔膜的陶瓷面的表面形貌,。
圖4 氧化鋁陶瓷粉末/5KV/BSED
圖5 陶瓷涂覆隔膜/1KV/Inlens
場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡SEM5000 "
SEM5000是一款分辨率高,、功能豐富的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡。先進(jìn)的鏡筒設(shè)計(jì),，高壓隧道技術(shù)（SuperTunnel）,、低像差無(wú)漏磁物鏡設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了低電壓高分辨率成像,，同時(shí)磁性樣品可適用,。光學(xué)導(dǎo)航、完善的自動(dòng)功能,、精心設(shè)計(jì)的人機(jī)交互,，優(yōu)化的操作和使用流程，無(wú)論經(jīng)驗(yàn)是否豐富,，都可以快速上手,，完成高分辨率拍攝任務(wù)。
參考資料
[1]陳莉,王艷杰,譚菁.無(wú)紡布隔膜用于鋰離子電池的研究進(jìn)展[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù),2020,9(03):784-790.
[2]文穎峰,葉昀昇,周興平,薛志剛,解孝林.鋰離子電池用聚合物隔膜研究進(jìn)展[J].高分子材料科學(xué)與工程,2021,37(01):292-299.
[3]王振華,彭代沖,孫克寧.鋰離子電池隔膜材料研究進(jìn)展[J].化工學(xué)報(bào),2018,69(01):282-294.
*本文部分圖片來(lái)源攝圖網(wǎng),。
文 / 尹相斐
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
會(huì)員.png)
6
立即詢價(jià)
您提交后,，專屬客服將第一時(shí)間為您服務(wù)