智能电池内阻检测仪

作为战略性新兴行业之一，中国新能源汽车近年来发展迅速。数据显示，2018年中国新能源汽车产销量突破100万辆，产销规模连续三年位居全球第一。但同时，新能源汽车自燃、电池寿命短等与动力电池安全有关的事件和问题的频发为新能源汽车行业敲响了警钟。什么是新能源汽车检测试室呢？为什么要建设新能源汽车检测实验室呢？新能源电池实验不同于家用电器和汽车电子产品实验，由于电池的危险性，电池测试过程中可能会产生有害气体、冒烟、明火、爆炸，这些问题可能导致环境空气污染、设备损坏、人员受伤，甚至对人身财产造成巨大损失。因此，电池试验室的规模大小，场地建设，设备购置，以及日常的运营成本都需要引起重视。实验室主要分为电池性能测试评价、环境可靠性测试评价、安全滥用性测试评价三大平台，其测试能力覆盖动力电池单体、模组、Pack(电池包)及系统级别的各项产品，可满足多项国际标准及中国国家标准。通常具有完整测试能力的电池检测实验室 ，可规划成如下功能分区：1）电性能检测区，此区域主要涉及的仪器是充放电机柜、内阻测试仪、绝缘强度测试仪、绝缘电阻测试仪、数据采集设备等。2）机械性能测试区，此区域主要涉及的仪器包括充放电机柜、振动试验台、冲击碰撞试验台、翻转试验台、三综合试验台。3）环境测试区，此区域主要完成温度、湿度、老化、热分析等实验，涉及的仪器包括充放电机柜、高低温箱、负压箱、温湿度实验箱、热分析仪、数据采集设备等。4）辅助功能区，可根据实际需要进行配置，包括样品室（放置测试前后的电池样品）、库房（放置闲置线缆、工具等）、办公室、会议室、休息区等。5）电池安全测试区，此区域开展的测试均带有危险性，包括样品不成熟导致的风险以及测试本身的风险，包括的测试项目：跌落、针刺、挤压、燃烧、过充、过放、短路、浸水、海水侵泡、高温充放电等项目，涉及的设备包括充放电机柜、跌落试验台、针刺试验机、挤压试验机、燃烧试验机、短路试验机、浸泡设备、温度箱等。另一方面，为此建立的电池安全检测标准有: 国际标准（IEC）、欧盟标准（EN）、中国标准（GB QC）、美国标准（SAE UL）、日本标准(JIS)，针对新能源汽车应用较为广泛的标准是UN 38.3、QC 743、SAND 2005-3123、UL 2580、ISO 12405。电池标准针对的检测项目，大体可分为电性能适应性、机械适应性和环境适应性测试三大类的检测。新能源汽车检测实验室为了评估电池在存储、运输、误用和滥用等情况下，是否会引发过热、明火、爆炸、有害气体溢出、人员安全等情况应运而生。通过电池安全检测标准的新能源汽车才能在安全上有长久的保障，相信未来新能源汽车的安全性会得到大大改善。精邦实验室信息化管理平台针对未来汽车实验室科学管理，开发出汽车行业LIMS系统软件，该系统是一款以ISO/IEC17025、ISO9000等精细化管理标准为基础，采用现代化的电子信息技术和数据库系统，专业为汽车企业实验室和质量检验平台设计方案的综合型业务管理系统。汽车实验室精邦LIMS系统关键程序模块：1. 样品管理：是检测中心的关键工作之一。精邦LIMS针对取样、来样加工、试样、留样、余样等差异环节特征的样品，提供样品接收、确认、前处理、派发、传递、检测、保存、处理、退回等全程管理功能模块运用条形码标签建立样品的唯一性界定和查询精准定位。2. 检测管理，具备分配任务、分配管理、结果备案、评价、审核等检测流程管理功能模块，支持数值、字段、文档、报表、图谱等各类结果类别。可设置计算方法、判定指标值等业务流程标准，根据实验仪器接口功能模块，同时导入初始检测统计数据运用电子签章技术性审核结果，保证网络安全；3. 设备维护： 提供设备台账，申购采购，应用记录，维修保养，计量检测，出现故障检修，借还备案，状态控制，销毁报废，利用率统计分析等管理功能模块。较大底限地提升实验室设备等设施自动化技术管理能力；4. 规范管理，为实验室应用的规范丰富多彩提供数字化管理，便捷相关技术人员免费在线查看，并对规范方式的追踪，非标准方式的制订、确认和应用推行有效管理。5. 人员管理针对检测中心的各类技术人员，精邦LIMS提供健全的人员管理方案如技术人员基本资料、人事关系、专业能力确认、资质确认、授权管理、工作记录、监管、评价、学习培训、绩效考评等6. 物资管理精邦LIMS提供实验室物资管理，合格供应商管理，耗材申购、采购、项目验收、入库管理，领用备案，库存量智能提醒（有效期限、库存值）等管理功能模块建立耗材的标准化管理，动态性管控并有效控制耗材使用量，减少检测成本费7. 质量控制精邦LIMS针对实验室內部审核、管理评审、能力验证、实验室间核对、外部审查（如资质证书评定、实验室认可）等相关品质活动，提供了活动计划、活动变更、活动执行、不良整顿 等质量管理和质量控制功能模块8. 数据分析精邦LIMS针对各检测业务的对象、业务流程阶段、业务流程状态智能生成月表、年报表或阶段性可视化报表，同时强大功能的报表设计构思器，允许客户自定义报表格式和內容来源，定期进行或实时生成各类的可视化图形报表，为业务流程分析、市场拓展、领导层管理决策填报数据支持9. 流程优化精邦LIMS嵌入工作流引擎，可为检测中心量身定做定制最贴切的工作流程，将信息流（凭证）、商品流（样品）、审批流（每日任务）有机化学融合成一体化，建立检测业务流程的全程动态性管理， 能够迅速响应检测中心业务流程飞速发展的需求精邦LIMS系统面向生产制造产业，技术专业的质量检验实验室LIMS系统软件提升规范性与智能化管理能力，全方位覆盖了实验室和质量检验平台的经营范围，为汽车产品质量检验的每个阶段提供全方位、精细的管理解决方法，并将各部门日常任务工作中有机地相结合，形成个完整性、统一性的业务流程管理平台，全部工作都能够使用LIMS协调工作。10.智能数据分析 数据智能分析中心主要是针对系统已经存在的检测数据进行多维度、多层级的单向、多项目组合分析管理。通过数据分析能够把数据之间的逻辑关系清晰的展现出来，以满足企业对历史检测数据的纵向、横向分析，以便为产品研发、生产、采购提供科学的建议，同时有效的减低产品研发成本、提高产品的质量、缩短研发周期。精邦数据智能分析中心通过可视化的展现可以快速、精准的对检测数据进行分析，图表与图形智能的展现，帮助实验室从历史检测数据中提取数据进行综合排优比对与建议。◆ 精邦数据智能分析中心不仅仅是前端报表，还包括元数据管理与数据中心（数据仓库）；◆ 不仅仅是数据可视化，不仅仅是敏捷数据智能分析中心，精邦 BI 独有的多维动态分析与智能钻取轻松实现智能分析；◆精邦 BI 开发平台，包括数据转换管理（ETL）、OLAP 数据库设计、元数据管理、WEB多维报表设计、多维动态分析、智能钻取、智能报告、数据填报、移动应用、微信应用、单点登陆等 10 余项功能，专注企业级应用，更符合第一方实验室的信息化现状及需求；通过数据匹配组成最佳产品体系分析，形成研发数据库为研发部提供数据支撑； 根据不同的测试安排和类型，数据分析的功能分为数据对比和 SPC 监控两部分。 1 数据对比主要是同一测试项目可直接较 ，如客户需 60 度 7 天后 厚度膨胀（内阻、 厚度膨胀（内阻、 OCV OCV、恢复容量剩余处理方式一样），可以将不同阶段，不同规格的试验单，在一表中展示（busbar 形式，或客户要求的其他），并可以直接导出比较图表、原始数据。 2 SPC 监控主要针对品质稳定性监控，比如量产电池的厚度、容量、倍率、存储、循环 150 次的结果，做长期跟踪，并依据时间、批次，给出某一关键指标的趋势变化图，若出现超规格情况，可依据严重程度，系统自动给出预警（比如邮件、短信）通知，可设置不同层级（工程师、经理、总监、副总、总经理等）； 3 数据对比 选择测试用例及需要进行对比的测试任务进行数据可视化对比分析，包括不限于倍率、循环、存储、高低温测试，可针对不同项目不同关注点进行比较，比如容量（保持率）、厚度（增长）、放电能力、内阻增加等各个方面进行展示。对于原始的充放电数据（放电数据），循环数据，都可以直接叠加比较。 该软件可以查询相关的功能，并设置了重置，可以一次性对比几个测试，选择重置，可以清空这些对比信息，主要的对比包括如下几点： 4 倍率放电测试记录在不同倍率（0.1C，0.2C，0.5C，1C，1.5C，2C）下，电芯的放电曲线

新能源汽车行业竞争迈入新阶段，市场呈现多元化趋势，产品不断升级与创新。在此竞争环境下，动力电池企业成为关键角色，致力于提高电池性能、安全性和降低成本，以满足市场需求。加强质量管控成为动力电池企业提升竞争力和行业可持续发展的关键举措。近日，蔡司正式发布《新能源汽车电池质量保证白皮书》，该报告通过趋势解读、技术解析和未来挑战等方面，解析了动力电池企业如何运用质量控制手段来实现技术创新和降本增效，并从"更高性能、更高安全、更优成本"三个角度出发，阐述了工业检测在动力电池研发和生产中扮演的重要角色。白皮书首先从电芯入手，分析多种检测维度，如何通过探索电池材料和结构，提高电池性能，推动新能源汽车电池基础研究取得更大突破。一、对新型电芯的探索，永无止境动力电池产品的高安全性、高能量密度、高倍率性能、经久耐用和更低成本，是决定其是否能取得市场成功的关键因素。竞争打法的全面升级，意味着在"性能"、"安全性"、"成本"这三 个方面的全面升级。电池企业都想在这些关键因素上表现优异，这就需要超过同行的质量控制手段。首先就要在研发环节，充分了解和控制电池相关材料的特性，选择良好的材料。材料从根本上决定着电池性能。通过改进材料提高电池性能、优化电池老化机制、应用新型材料、改变电芯结构是电芯研发的主要方向。例如，材料体系方面，采用新型材料体系（高镍正极、硅基负极、锂金属负极、固态电解质等），提高单体能量密度；或者研制出磷酸锰铁锂，探索钠离子电池的商业化应用，降低成本；或者加快固态电池的研发进程，使电池性能更高，更耐久。电芯形状方面，方形电池，尤其是LFP短刀兼顾性能、集成与制造，成为主流企业的优选方案之一；大圆柱电池也是热门方向，特斯拉和宝马均已提出具体的实施规划。快充技术方面，多家主机厂开始导入800V高电压平台，并联合电池企业推出2C~4C快充方案。材料的改性、新型材料的研制、电芯结构的设计，往往多策并举，促成电池的升级和创新。诸如，从2020年到现在，由特斯拉开局，国内电池企业共同推进的大圆柱电池拥有极其独特的杀手锏：1. 由于采用钢壳的圆柱外壳以及定向泄压技术，电芯本身的束缚力比较均匀，有效抑制膨胀，为电池包的整体安全提供第一层的有力保障。这也使大圆柱电池在材料上的探索更加大胆，当下高比能路线下的主流用材，高镍三元正极材料、硅基负极材料在大圆柱电池上的使用更为广泛。2. 全极耳设计，电池直接从正极/负极上的集流体引出电流，成倍增大电流传导面积，缩短电流传导距离，从而大幅降低电池内阻，提高充放电峰值功率。对于更低成本的锰铁锂电池体系，宁德时代的M3P电池将在第三季度搭载于特斯拉国产Model 3改款车型。网络不断有消息指出M3P电池就是LFMP磷酸锰铁锂电池。宁德时代则在调研中表示，准确说来，M3P不是磷酸锰铁锂，还包含其他金属元素——该公司将其称为"磷酸盐体系的三元"。容百科技在8月10日的全球化战略发布会上指出，其LFMP率先实现了73产品（锰铁比）大批量供货，并以此为基推进LFMP与三元的复合产品M6P以及下一代工艺产品。他们认为，到2030年，广义的三元材料和磷酸盐仍旧占据主体，三元里面的高镍材料、磷酸盐里面锰铁锂以及钠电都会迎来非常高速的增长。另一方面，行业也需要支持更高倍率的动力电池。这就需要电池企业在加强电池热管理的同时，还要从电池材料（尤其是负极材料的选择和微观结构的设计）、电极设计、电池形状等出发，降低内阻、加强散热，提高电池的倍率性能。目前已有多个企业推出快充电池方案。欣旺达在今年上海车展着重推出其闪充电池，在核心材料上部署了专有技术，自主设计闪充硅材料技术、高安全中镍正极和新型硅基体系电解液技术等关键技术，支持电动汽车10分钟可从20%充至80%SOC，让充电像加油一样快。二、工欲善其事，必先利其器在电池企业为大众剖析"高性能"、"高安全"、"低成本"电池新品之时，"自研"、"微观"、"纳米级包覆"、"掺杂"、"原位固态化技术"等关键词频频闪现，为主流电池材料进行改性之外，加速LFMP、固态电池等新类型电池的应用。以近年火热的LMFP为例，该类型电池原存在导电性能、倍率性能以及循环性能较差等问题，但随着碳包覆、纳米化、离子掺杂等改性技术的进步，其电化学性能得以改善。甚至，目前企业正在研究将LFMP或NCM组合使用，兼具低成本、高安全性及高能量密度的优势。蔚来使用的150kW半固态电池，由卫蓝新能源提供，采用了原位固态化技术。该技术是通过注液保持良好的电解质与电极材料的原子级接触，之后将液体电解质部分或全部转换为固体电解质，这样的好处是能够做到原子尺度的结合，而不是宏观的把电极材料和固态电解质压在一起。凡此种种，不一而足，充分展现出电池基础研发人的耐心值和创造力，犹如炉火纯青的雕刻家，对微观结构有着清晰的掌握，将每一个微小的纹路都打磨得精雕细琢。正所谓"工欲善其事，必先利其器"，更优秀的动力电池产品离不开更高效有力的检测工具。材料的微观结构表征是电芯研发的关键，目前多种材料表征方法被推出并得到广泛应用。在研发环节，工程师利用光学显微镜、X 射线显微镜、3D 检测来观察电极材料，检测电极缺陷并分析电池失效原理。还可观察材料的粒径尺寸、各种成分的配比及分布情况等，加深研发人员的认识和理解。这些都可以在提高研发效率的同时更好的改善电池性能，进而为材料、工艺的改进提供依据。三、电池材料的二维显微成像和表征光学显微镜利用光学原理对物体进行放大，最早成型于 17 世纪。光学显微镜的分辨率与可见光的波长（390~780nm）有关，其最大放大倍数可达 1000 多倍，实现微米级别分辨率，在生命科学、材料科学等领域被广泛应用。在动力电池研发中，光学显微镜可用来观察电极结构，检测电极缺陷并分析电池失效原理、观察锂枝晶的生长行为等，进而为材料、工艺的改进提供依据。不过，由于受制于可见光的波长，光学显微镜的放大倍数有限，无法实现对更微观结构的观测，而电子显微镜则很好的解决了这个问题。电子显微镜最早由英国物理学家卢卡斯于 1931 年发明，利用电子束代替光束，最大放大倍数可达 300 万倍，实现纳米级别分辨率。由于电子显微镜具备更高的分辨率，在电池研发中，搭配不同的探头，可以得到多维度的信息（成分、表征信息，粒度尺寸，配料占比等），实现对正负极材料、导电剂、粘结剂及隔膜等更微观结构的检测（观察材料的形貌、分布状态、粒径大小、存在的缺陷等）。常用的观察样品表面形貌的电子显微镜是扫描电子显微镜(SEM)。由于具备高分辨率，SEM 能清楚地反映和记录材料的表面形貌特征，因此成为表征材料形貌最为便捷的手段之一。配合氩离子抛光技术（又称 CP 截面抛光技术），SEM可以完成对样品内部结构微观特征的观察和分析。这也是目前最有效的制备锂电池材料极片解剖截面的制样方式。SEM还可以用来观测电池颗粒循环老化的情况。目前，经分析发现，颗粒碎裂表征成为学者改善正极材料性能的切入点。四、电池检测：从 2D 走向 3D传统的检测手段通常局限在 2D 平面，但 2D 图像会有局部偏差（比如，制备样品时刚好切到没有问题的部位），3D 图像可以更好的表征材料结构，使检测结果更为直观，有助于加深研发人员的认识和理解，提高研发效率的同时更好的改善电池性能。在不对电池进行拆解的情况下，通过 X 射线显微镜可以对电池内部特定区域进行高分辨率成像，实现样品的 3D 无损成像，分辨电极颗粒与孔隙、隔膜与空气等，可以大大简化流程，节省时间。高分辨率显微 CT 可以实现电池内部结构的三维可视化，解决因拆卸等原因造成的内部结构二次损伤等难题，清晰地展示出电池内部的真实情况。在此，X 射线显微镜技术得到应用。当前，CT 成像的精度进入亚微米阶段，可以对电池材料及孔隙进行分析检测。在 X 射线显微镜的基础上，蔡司推出了可以实现随时间（4D）变化的微观结构演化表征方法。利用空间分辨率可达 50nm、体素尺寸低至 16nm 的真正的纳米级三维 X 射线成像，可以获得更多信息，识别更微小的细节特征。目前，X 射线显微镜可达到最高 50nm 级别的分辨率，当需要研究更高分辨率的细节时，则需要用到新一代聚焦离子束（FIB）技术。FIB 利用高强度聚焦离子束（通常为镓离子）对材料进行纳米加工，配合扫描电镜（SEM），可同时实现对样品的加工和观察。目前，蔡司和赛默飞都推出了聚焦离子束显微镜。蔡司双束电镜 Crossbeam 系列结合了高分辨率场发射扫描电镜 (FESEM) 的出色成像和分析性能和 FIB 的优异加工能力，无论是用于多用户实验平台还是科研或工业实验室，利用 Crossbeam 系列模块化的平台设计理念，都可基于自身需求随时升级仪器系统（例如使用Laser+FIB 进行大规模材料加工）。在加工、成像或是实现三维重构分析时，Crossbeam 系列将大大提升 FIB 的应用效率。当需要分析各种成分的分布，需要模拟仿真，需要看到内部结构时，FIB 可以依托低电压成像，能扫描更多 3D 细节，可以做多种测试，令研发工作成效更高。五、电池的原位测试和多技术关联应用无论是光学显微镜，电子显微镜，还是 X 射线显微镜和工业 CT，不同的测试手段各具优势，适用于不同的场景。但一种检测手段常常无法完全表征材料属性。所以，行业将不同的测试设备协同应用，实现多手段的关联，则可以在测试中得到多维度的信息，使结果更为直观。早期，多手段关联的出发点，是以不同分辨率来观察被测对象的需求。例如，CT和X 射线显微镜可以无损探测，但分辨率相对较低，因此，初看材料时，就可以利用二者先观看形貌特征。扫描电镜具有更高分辨率，例如蔡司以扫描电镜为基础，推出 FIB-SEM 产品，可以实现高分辨率（3nm）的 3D 成像。如此，利用 CT→X 射线显微镜→ FIB-SEM，选定区域并逐级放大，就可以得到更为全面和精确的信息，同时可以实现快速定位，使检测更为高效。电子显微镜上设有多个拓展口，来添加不同的探头。但在电池研发中，配备的 SE、BSE 和 EDX 探测器，不足以完全表征材料的属性。尤其在样品尺寸大的情况下，不容易聚焦到同一特定颗粒。拉曼探头则可以帮助分析分子结构与组成，界面结构等。但一般情况下，拉曼电子显微镜是独立分开的。因此，如果能对同一被测对象使用BSE、EDS 和拉曼，拍摄三重图像的重叠信息，就能实现原位多角度分析。显微镜厂商在做如上努力。如德国 WITec、捷克 Tescan、蔡司等推出了 RISE 系统，可以实现拉曼成像与 SEM 等技术的联合应用，通过电池表面形貌（SEM）、元素分布（EDS）与电极材料分子组成信息（Raman 图谱）结合，实现材料的原位多角度分析，了解电池状态以及不同位置材料的形貌、元素和分子组成，进而评价电池性能。材料测试通常伴随制样过程，由于 FIB-SEM 需要对同一个样品进行多次制样测试来构建 3D 图像，采用常规制样方法需要消耗很长时间。为解决这个问题，蔡司提出了一组非常巧妙的联合方案。首先，可以用 Versa 大视野范围、无损情况下得到 3D 成像，发现可疑位置。然后，为了对可疑位置进行更深入的分析，需要剖切到指定位置。使用 Fs-laser 飞秒激光可以实现样品高速率切割（107μm3/sec），进行快速粗制样，迅速完成样品深处的分析，同时不影响 FIB-SEM的高性能和高分辨率。最后，再用 FIB 精细抛光，并拍照分析。通过 Versa、FIB-SEM 和 Fs-laser 的联合应用，实现对检测对象的快速定位和制样，使检测更为简单快捷，帮助研发人员提高工作效率。

p 　　近年来，随着新能源政策的利好和社会资本的涌入，新能源行业特别是动力电池制造企业如雨后春笋般不断生长。怎么建设和规划好一个全新的新能源锂电池检测实验室是许多新能源制造关联企业的痛点。新能源锂电池实验室不同于其他家用电器、灯具照明或汽车电子产品实验，由于锂电池在试验过程存在的不确定性和危险性，锂电池可能会产生有毒有害废气、冒烟、明火、甚至出现爆炸、溶液飞溅等情况，这些问题可能导致环境空气污染、设备损坏、实验人员受伤，甚至对人身财产造成巨大损失。因此，无论锂电池试验室规模大小，都有必要在新能源电池实验室的场地建设，设备购置，以及日常的运营成本给予充分的重视和了解。 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/b5a6c188-4150-44ec-aebe-786d32141b2b.jpg" / /p p strong span style=" color: rgb(31, 73, 125) " 　 span style=" color: rgb(84, 141, 212) " 　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 一、(规划)锂电池实验室设计依据及设备部署： /span /span /span /strong /p p 　　 strong 1、依据标准规范： /strong /p p 　　满足GB/T 32146.2-2015《检验检测实验室设计与建设技术要求 第2部分:电气实验室》标准规范要求设计。 /p p 　　实验室主要用于锂电池强制性安全检查试验，提供稳定可靠的环境条件。为了评估电池在存储、运输、误用和滥用等情况下，是否会引发过热、明火、爆炸、有害气体溢出、人员安全等情况，由此应运而生的电池安全检测标准有：国际标准(IEC 62660、IEC62133)、欧盟标准(EN62133、EN60086)、中国标准(GB31241-2014)、美国标准(SAE UL)、日本标准(JIS)，针对新能源锂电池应用较为广泛的标准是UN 38.3、GB/T31467.3-2015、GB/T 31485-2015、SAND 2005-3123、UL1642、UL2054、UL2580、JIS C 8711、JIS C8714、JIS C 87115、ISO 16750、ISO 12405、SAE J2464。电池标准针对的检测项目，大体可分为电性能适应性、机械适应性和环境适应性测试三大类的检测。 /p p 　　1)电性能适应性：包括电池工况容量、各种倍率的充放电性能、过充性能、过放性能、短路性能、绝缘性能、自放电特性、电性能寿命等。其中过充、过放、短路的实验过程风险较大，可能会存在明火爆炸等剧烈现场。 /p p 　　2)机械适应性：加速度冲击、机械振动、模拟碰撞冲击、重物冲击、自由跌落、电池包翻转、洗涤试验、挤压和钢针穿刺等。其中钢针针刺和挤压的实验过程风险较大，可能会存在明火爆炸等剧烈现场。 /p p 　　3)环境适应性：热滥用(热冲击)、温湿度循环、高低温循环、冷热冲击、温度骤变、真空负压测试、盐雾试验、浸水试验、海水浸泡和明火焚烧等。其中明火焚烧实验过程风险较大，可能会存在爆炸的情况。 /p p 　　 strong 2、(规划)锂电池实验室设备布局： /strong /p p 　　在实验室建设初期规划实验室，既可以降低实验操作风险，同时也能系统的形成检测能力，通常具有完整测试能力的电池检测实验室，可规划成如下功能分区： /p p 　　1)电性能检测区，此区域主要涉及的仪器是充放电机柜、内阻测试仪、绝缘强度测试仪、绝缘电阻测试仪、数据采集设备等，由于电池的实测容量与测试温度有关，因此应对此区域的温度、湿度进行控制。 /p p 　　2)机械性能测试区，此区域主要涉及的仪器包括充放电机柜、振动试验台、冲击碰撞试验台、翻转试验台、三综合实验台，由于设备质量重、体积大、噪音大，且部分检测设备需要下挖，因此此区域多放置在一楼，做好隔音和隔震措施。 /p p 　　3)环境测试区，此区域主要完成温度、湿度、老化、热分析等实验，涉及的仪器包括充放电机柜、高低温箱、负压箱、温湿度实验箱、热分析仪、数据采集设备等，此区域需要24h连续长时间工作，因此容易出现麻痹大意导致安全事故。 /p p 　　4)辅助功能区，可根据实际需要进行配置，包括样品室(放置测试前后的电池样品)、库房(放置闲置线缆、工具等)、办公室、会议室、休息区等。样品室存放电池样品，需要频繁检查电池状态。 /p p 　　5)电池安全测试区，此区域开展的测试均带有危险性，包括样品不成熟导致的风险以及测试本身的风险，包括的测试项目：跌落、针刺、挤压、燃烧、过充、过放、短路、浸水、海水浸泡、高温充放电等项目，涉及的设备包括充放电机柜、跌落试验台、针刺试验机、挤压试验机、燃烧试验机、短路试验机、浸泡设备、高温箱等。由于此区域着火爆炸概率较高，因此需要建设行之有效的尾气排放和处理措施，以避免对环境的影响。 /p p 　　 strong 注意：GB/T 31467.3-2015(电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第3部分安全性要求与测试方法)以及GB/T 31485-2015(电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法)标准部分试验项目适用。 /strong /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 二、(规划)锂电池实验室测试程序： /strong /span /p p 　　 strong 1. 电池材料检测 /strong /p p 　　电池材料的测试主要为材料的组成、结构、性能测试，所有测试过程都不涉及任何化学处理步骤，均属于仪器分析，测试的全过程不产生对环境有害的物质。最终产生的废弃样品及未测试的多余样品均交还送检单位。 /p p style=" text-align: center " img title=" 2.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/f6c52bd6-dbf2-4a1a-887f-274ec60e8e5f.jpg" / /p p 　　工艺流程简述：称取电池材料—电池材料制样—上机分析—结果输出。 /p p 　　 strong 2、电池单体常规测试、电性能、安全性能和失效性能、可靠性检测 /strong /p p 　　电池单体常规测试包括外观、极性、尺寸和质量，涉及到目检、电压表检测、量具和衡器检测手段，四种测试项目都不涉及任何化学处理步骤，均不产生任何环境有害物质。电池单体电性能测试包括放电容量、倍率、循环寿命，涉及到的设备有电池充放电性能测试仪和电池模块充放电性能测试仪，以上两种设备基于电化学原理进行检测，都不涉及任何化学处理步骤，测试过程中不产生任何环境有害物质。 /p p 　　电池单体安全性能测试包括过充、过放、短路、跌落、高低温、针刺、挤压多项，涉及到针刺机、挤压机、跌落台、高低温箱和过充过放专用设备，所有的测试项目都在专用测试设备内执行，同时操作人员按照国标要求配备有严格的防护措施，测试过程都不涉及任何化学处理步骤。测试结束后产生的失效电池交由送检单位回收处理，对环境不产生影响。电池单体可靠性测试主要包括循环寿命、不同倍率放电特性、不同温度放电特性、充电特性、自放电特性、不同温度自放电特性、存贮特性、过放电特性、不同温度内阻特性、高温测试、温度循环测试、跌落测试、振动测试、容量分布测试等，以上测试涉及到的设备主要为电性能测试仪和部分安全性测试设备，电化学性能测试设备基于电化学原理对电池进行电性能检测，测试过程都不涉及任何化学处理步骤， 不产生化学反应，不产生对环境有害的物质。 /p p 　　电池单体失效分析和电池模型分析在上述可靠性检测、安全性检测、常规检测及化学组成检测等基础上开展，检测过程都不涉及任何化学处理步骤，不产生化学反应。对环境不造成污染。 /p p 　　工艺流程简述：电池单体试样遴选—电池试样连接检测设备—设备自动检测—数据输出。 /p p style=" text-align: center " img title=" 3.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/cc2f2757-c359-499b-b8d0-caf36db2fe17.jpg" / /p p 　　 strong 3. 电池模块常规测试、电性能、安全性能和失效性能、可靠性检测 /strong /p p 　　电池模块常规测试包括外观、极性、尺寸和质量，涉及到目检、电压表检测、量具和衡器检测手段，四种测试项目都不涉及任何化学处理步骤，均不产生任何环境有害物质。电池模块电性能测试包括放电容量、倍率、循环寿命，涉及到的设备有电池充放电性能测试仪和电池模块充放电性能测试仪，以上两种设备基于电化学原理进行检测，都不涉及任何化学处理步骤，测试过程中不产生任何环境有害物质。 /p p 　　电池模块安全性能测试包括过充、过放、短路、跌落、高低温、针刺、挤压多项，涉及到针刺机、挤压机、跌落台、高低温箱和过充过放专用设备，所有的测试项目都在专用测试设备内执行，同时操作人员按照国标要求配备有严格的防护措施，测试过程都不涉及任何化学处理步骤。测试结束后产生的失效电池模块交由送检单位回收处理，对环境不产生影响。电池模块可靠性测试主要包括循环寿命、不同倍率放电特性、不同温度放电特性、充电特性、自放电特性、不同温度自放电特性、存贮特性、过放电特性、不同温度内阻特性、高温测试、温度循环测试、跌落测试 、振动测试、容量分布测试等，以上测试涉及到的设备主要为电性能测试仪和部分安全性测试设备，电化学性能测试设备基于电化学原理对电池进行电性能检测，测试过程都不涉及任何化学处理步骤， 不产生化学反应，不产生对环境有害的物质。 /p p 　　电池模块失效分析和电池模型分析在上述可靠性检测、安全性检测、常规检测及化学组成检测等基础上开展，检测过程都不涉及任何化学处理步骤，不产生化学反应。对环境不造成污染。 /p p 　　工艺流程简述：电池模块试样遴选—电池模块试样连接检测设备—设备自动检测—数据输出。 /p p img title=" 4.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/b7a7a4dd-b45a-46cf-bc6f-1964c0ab31ef.jpg" / /p p 　　 strong 4. 电池系统常规性能、电性能、安全性能和失效性能检测、可靠性检测 /strong /p p 　　电池系统常规测试包括外观、极性、尺寸和质量，涉及到目检、电压表检测、量具和衡器检测手段，四种测试项目都不涉及任何化学处理步骤，均不产生任何环境有害物质。电池系统电性能测试包括放电容量、倍率、循环寿命，涉及到的设备有电池充放电性能测试仪和电池模块充放电性能测试仪，以上两种设备基于电化学原理进行检测，都不涉及任何化学处理步骤，测试过程中不产生任何环境有害物质。 /p p 　　电池系统安全性能测试包括过充、过放、短路、跌落、高低温、针刺、挤压多项，涉及到针刺机、挤压机、跌落台、高低温箱和过充过放专用设备，所有的测试项目都在专用测试设备内执行，同时操作人员按照国标要求配备有严格的防护措施，测试过程都不涉及任何化学处理步骤。测试结束后产生的失效电池系统交由送检单位回收处理，对环境不产生影响。电池系统可靠性测试主要包括循环寿命、不同倍率放电特性、不同温度放电特性、充电特性、自放电特性、不同温度自放电特性、存贮特性、过放电特性、不同温度内阻特性、高温测试、温度循环测试、跌落测试、振动测试、容量分布测试等，以上测试涉及到的设备主要为电性能测试仪和部分安全性测试设备，电化学性能测试设备基于电化学原理对电池进行电性能检测，测试过程都不涉及任何化学处理步骤， 不产生化学反应，不产生对环境有害的物质。 /p p 　　电池系统失效分析和电池模型分析在上述可靠性检测、安全性检测、常规检测及化学组成检测等基础上开展，检测过程都不涉及任何化学处理步骤，不产生化学反应。对环境不造成污染。 /p p 　　工艺流程简述：电池系统试样遴选—电池系统试样连接检测设备—设备自动检测—数据输出。 /p p style=" text-align: center " img title=" 5.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/b6ae167e-9e9b-439b-8098-99f7fc7e2f3f.jpg" / /p p 　　 strong 5、(温馨提示) 由于新能源锂电池能量高度集中，且密集安装，因此即便是正常的试验测试(如各种充放电性能、高空模拟)，也可能因误操作导致危险，下面列举新能源锂电池存在的潜在风险： /strong /p p 　　1)着火、燃烧、爆炸 /p p 　　磷酸铁锂电池在电解液中添加过充添加剂非水有机体系的电解液具有低燃点的易燃性质，它在温度升高的密闭电池体系内极易和充放电过程中非常活跃的电极材料发生一连串催化放热反应，从而引起热失控。同时电解液和电极材料之间的副反应伴有气体产生，当电池内压力达到设定的阀值，泄爆阀开启，并伴随气体泄放。如果电池内部集聚温度过高，与空气种的氧气的接触的情况下引起有机电解液的燃烧，最终导致电池的爆炸。 /p p 　　电池检测中的各种滥用实验的实质，是通过各种手段使电池发生外部短路或内部短路，引起正负材料和电解液的直接反应，电池温度急剧升高。电池的散热性和压力的释放能量决定了电池着火、燃烧或爆炸。对实验现场的着火、燃烧、爆炸的防护，重点是保证试验现场压力要有足够的释放空间，防止燃烧扩展和压力的突然释放，可采取加固防爆壳体、快速压力泄放、通过多传感器融合技术进行预警检测，以实现不爆炸货弱能量的反应。 /p p 　　2)有毒气体的排放 /p p 　　由于电解液含有有机溶剂，在安全检测过程中，电解液的高温气化导致有毒气体的排放，通常有毒气体是通过电池泄爆阀打开后溢出，其气味刺激。当被测样品是大功率的新能源电池时，有毒气体的含量较多，且成分更为复杂，其排放问题更要注意，UL 2580规定了有毒气体释放量的检测要求。有毒气体的排放的防护重点，是加装有害气体检测传感器监测有害气体含量，加装抽风装置或无害化处理装置将有毒气体抽离实验室，避免操作人员与有害气体的接触。 /p p 　　3)漏液的污染性 /p p 　　电池在检测过程中容易出现漏液，漏液会腐蚀设备和测试台的外表面。应加倍关注富液设计电池的这种危害。因此无论是在有意破坏的漏液，或是实验过程意外泄露，都应该关注人员防护、设备防护和测试环境防护。其防护重点是通过严格操作流程管理和规范，将漏液的腐蚀侵害降至最低。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 三、(规划)锂电池实验室——通风系统特点： /strong /span /p p 　　1、因锂电池在做破坏性测试时可能会产生大量的烟雾或者燃烧废气，需要考虑到通风环保设施要求 系统所作用的通风设备较复杂，流量较大。通风设备在工作期间可根据实际须要控制使用数量，风机负载随通风设备增减而变化。 /p p 　　2、系统控制采用各实验室布点控制，即利用同系统的各通风设备的电动调风阀或在附近设置信号开关，利用电动调风阀或信号开关输送信号远距离控制风机启停。采用电动调风阀对通风设备进行流量调节。 /p p 　　3、采用在风机入口处加装消声器的方式对通风系统进行噪声处理，对于电机功率小于4KW，A式传动的风机采用橡胶减振，对于电机功率大于4KW，C式传动的风机采用阻尼弹簧减振器减振。 /p p 　　4、因应节能要求及实际需要，对全面排风系统P1及局部排风系统P3、P4、P5、P6系统功率≥4KW的通风系统采用变风量变频控制系统控制。节约电能同时也可大大延长风机使用寿命。 /p p 　　5、因应现代环保要求，根据废气类别对P4、P5、P6系统的排气采用酸雾净化塔、活性炭干附等进行环保治理。 /p p 　　6、实验室的通风换气次数取每小时10～20次。 /p p 　　7、支管内风速取6～12m/s，干管内风速取8～14 m/s。 /p p 　　8、通风设备设计风量：单台1800*800*2350mm排毒柜设计排风量：1400～2100CMH 单台1500*800*2350mm排毒柜设计排风量：1100～1700CMH 单台500*500mm原子吸收罩设计排风量：800～1300CMH 单台万向排烟罩设计排风量 180～300CMH。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 四、(规划)锂电池实验室——内部装饰 /span /strong /p p 　　 strong 1、天花 /strong /p p 　　(1)实验室、办公室天花采用轻钢龙骨吊600*600mm的铝合金扣板天花。 /p p 　　(2)结合通风和机电要求，实验室天花选用铝合金扣板天花可以大幅度降低通风和机电施工难度和强度，也利于日后的正常维护和检修。 /p p 　　(3)实验室天花采用铝合金扣板天花美观，大方，无污染，还可以搭配其他一体化装修完成整个装修工程。 /p p 　　(4)实验室天花采用铝合金扣板天花可以有效的防霉、防潮。 /p p 　　(5)洁净室采用彩钢板天花板。 /p p 　　 strong 2、地面 /strong /p p 　　(1)实验室地面按照甲方要求保留原有抛光砖地面600*600mm。 /p p 　　(2)抛光砖技术成熟，整洁，美观，灰缝小，易于清洁。 /p p 　　(3)在装修过程中，抛光砖的铺设最适合于办公场所。 /p p 　　(4)抛光砖可承受多人办公场所的磨损，维护后不变色不需打蜡抛光等繁复操作。 /p p 　　(5)洗涤室利用原有地面，节约成本。 /p p 　　(6)优质防滑地砖可以有效杜绝液积留在地板上对实验室工作人员造成的不便。 /p p 　　 strong 3、墙体 /strong /p p 　　(1)新砌墙身采用轻质砖砌180mm厚砖墙，双面批荡面贴500*500抛光砖。 /p p 　　(2)采用其他墙体全部贴500*500抛光砖 /p p 　　(3 走廊用12mm厚钢化玻璃做玻璃隔墙，踢脚线材质选用抛光砖。 /p p 　　(4)采用玻璃间隔的设计使得开放式实验成为一种可能。 /p p 　　(5)采用玻璃间隔的设计令人视野开阔，整体实验室洁净、明亮。 /p p 　　 strong 4、门窗 /strong /p p 　　(1)实验室统一采用12mm厚钢化玻璃地弹簧门，增加实验室通透性。按照规划设计要求，分为900*2100mm、1200*2100mm、1500*2100 mm三种规格，根据具体情况，洁净室的门为800*2100 mm。 /p p 　　(2)实验室主通道入口用1500*2100mm钢化玻璃双开门，外加电脑磁卡感应门锁(配10张卡)。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 四、(建议)锂电池实验室注意事项： /strong /span /p p 　　实验室设计之初就应该全面性的考虑到被测试锂电池出现爆炸、燃烧、漏液等问题。 /p p 　　 strong 1.爆炸前预警： /strong 由于电池起火爆炸前会有很大的变化，可以传感器充分检测指标达到爆炸前预警的目的。这些变化包括——温度升高、电流突然增大、泄爆阀打开、有害气体溢出等，其中温度和电流是预警的重要指标，对相同规格的电池具有相似的指标，通过概率分布可形成较好的爆炸预测。 /p p 　　 strong 2.爆炸过程控制： /strong 电池连锁爆炸是爆炸过程控制的重点，通过切断电流回路、降低爆炸现场温度、阻断燃烧路径、撤离着火源头等方式，其中以切断电流回路和干冰灭火方式最为有效。既能起到控制火情，同时也保留了测试样品。 /p p 　　 strong 3.污染物可回收： /strong 污染物包括固态污染物和气体污染，通过电池回收罐收集固态污染物回收时，要避免二次危险。有害气体的回收成本非常高昂，可根据实际情况酌情处理。 /p p 　　 strong 4.试验室防爆系统： /strong 房间内安装2个传感探头。测试单元放置在室外可随时的监测试验室内的气体是否超标。报警系统分2级控制当第1级报警时启动声音报警，此时不切断电路。当浓度继续升高时达到2级报警时报警器自动打开风阀启动抽排风系统并切断实验室电源。防爆室内部采用1.2mm厚的钢板焊接而成，墙体可采用铝塑板或其他材料支撑，整改防爆室具有耐火、防止爆炸物飞出等功能。防爆门采用往里面推开的开门方式，必须具有防止冲击波导致开门的问题，门上配置有防爆玻璃观察窗，并且窗上焊接有铁柱防止玻璃破裂。防爆室上空设置有铁制的通风管道，其作用有二 1、当有燃烧、烟雾时，开启风机抽风，2、主要用于泄放爆炸时的压力。因此通风管道需要做宽，建议尺寸不小于500mm× 600mm× 870000mm。 /p p 　　 strong 5.每个防爆室配置有防爆灯，视频监控探头。 /strong 视频监控探头对准被测物位置。每个防爆室的底部设置有设备的连线门洞：100mm× 200mm 在高1000mm处也设置有直径500mm的连线门洞，门洞的里面一侧设置有钢铁挡板。防爆室作为样品储存室使用，并配置有小一匹分体式空调作为恒温，外墙配置有直径120mm的排气扇。里面配置有消防烟感探头。 /p p 　　 strong 6.充放电区： /strong 设置有试验台，台面分有仪器操作位置和样品区，样品区四周及底面采用1.2mm不锈钢板焊接 前面设置有开门 上方开孔，用于泄放用。也可以在上方加装排气管道。样品区的侧面开有直径50mm的孔用于连接线。样品区可放置定做的防爆箱。 /p p 　　 strong 7.消防要求： /strong 在人员操作区和样品区设置有消防烟感探头。 /p p 　　 strong 8.视频监控要求： /strong 共用七个视频监控探头，五个用于防爆室，两个用于冲放电区，在防爆室外配置有视频监控显示器，可在测试过程中查看到里面情况，并具有连接内网功能，可便于在办公室查看具体情况。空调恒温功能：在人员操作区采用原来配置有的5匹空调，另外在A防爆室加装小一匹空调用于储存室。 /p p 　　 strong 9.实验室噪音： /strong 实验室噪声源主要为测试设备、风机等设备运行时产生的噪声，其噪声值约为 50～75dB(A)之间。 /p p 　　 strong 10.电气控制柜及电气连线，有永久性的标志，并与图纸相符，同时符合国家有关的标准。 /strong 设备供电采用三相五线制供电。可靠地保护人身安全。测试系统应增加电源切换开关，能够给各台位提供不同频率的电源(同时包括每台的一路市电供电。试验室有高温保护装置，具有过流、漏电保护、有保险丝。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 五、(规划)锂电池实验室水电要求： /span /strong /p p 　　1.配备电源：3Φ5W 380V，50/60Hz 总功率约130KVA /p p 　　2.独立地线：接地电阻≤4Ω /p p 　　3.给水：配管连接直径Φ20 水压≥0.15MPa，水质洁净无杂质 /p p 　　4.排水：配管连接直径Φ100。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 六、(设计)锂电池实验室测量系统精度： /strong /span /p p 　　1.所以控制值的准确度应在以下范围内 /p p 　　2.电压：± 1.0% /p p 　　3.电流：± 1.0% /p p 　　4.温度: ± 2℃ /p p 　　5.时间：± 1.0% /p p 　　6.尺寸：± 1.0% /p p 　　7.容量：± 1.0%。 /p p 　　 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 七、锂电池防爆实验室典型设计应用： /span /strong /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " img title=" 6.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/99c27761-dfaf-494b-a3db-5c2355573e90.jpg" / /span /strong /p p style=" text-align: center " (锂电池实验室效果图) /p p style=" text-align: center " img title=" 7.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/cab6d5f4-6ae1-4329-ab4d-24dfb53560e9.jpg" / /p p style=" text-align: center " (测试系统综合交钥匙工程) /p p style=" text-align: center " img title=" 8.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/839110f4-dffb-4911-a168-6afd61901ad6.jpg" / /p p style=" text-align: center " (电池整体实验室正面) /p p style=" text-align: center " img title=" 9.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/d9e4888e-a8a8-465a-9cfc-f8526ff437aa.jpg" / /p p style=" text-align: center " (电池整体实验室背面) /p p 　　 strong 作者：东莞市高升电子精密科技有限公司(DELTA德尔塔仪器) /strong /p

锂离子电池产业作为我国“十二五”和“十三五”期间重点发展的新材料、新能源、新能源汽车三大产业中的交叉产业，国家出台了一系列支持锂离子电池产业发展的支持政策，直接带动了我国锂离子电池行业的持续高速增长。为了规范锂离子电池行业的健康稳健发展，国家相关部门先后制订了涉及到锂离子电池全产业链的相关行业标准，而相关电池材料的粒度分布检测就是其中一项重要检测指标。下面，我们看一看这些行业标准对粒度分布的相关规定。锂离子电池材料粒度分布要求电池材料的粒度分布影响电池材料的物理性能及电化学性能，进而影响锂离子电池的容量、能量密度、充放电性能、循环性能及安全性能等。在锂离子电池材料中，需要检测粒度的粉体材料主要有正极材料及原材料、负极材料及原材料、导电添加剂、电解质、隔膜涂覆材料。正负极材料正极材料颗粒的粒径越小，越有利于Li+的嵌入和脱嵌，有利于提升锂离子电池的倍率性能；同时，粒径越小的材料首次容量越高。但是，粒径越小的材料比表面积越大，颗粒表面能升高，易团聚并与电解液发生副反应，电池内阻升高，充放过程中会积聚过多能量，温度升高，从而导致安全隐患；同时，粒径越小的材料不可逆容量增加，降低电池的循环性能。如果材料中混入少数超大颗粒，会导致在极片生产过程中出现划痕、断带现象，严重影响产品质量。粒径较小的负极材料具有较大的首次容量，但不可逆容量也较大；随着粒径增大，首次充放电容量降低，不可逆容量减少。同时，粒径越小的颗粒，越有利于Li+的嵌入和脱嵌，有利于提升电池的倍率性能。如果材料中混入少数超大颗粒，会导致在极片生产过程中出现划痕、断带现象，严重影响产品质量。正极材料和负极材料原料的颗粒的粒径大小影响到正极材料和负极材料的生产工艺控制及成品性能。比如，三元前驱体的粒度影响三元材料的煅烧时间及晶粒大小一致性。粒径越小的前驱体煅烧时间越短；粒径分布越窄的前驱体，煅烧时热量从材料表面传导到材料中心的时间一致性越高，晶粒生长时间一致性越高，晶粒大小一致性也越高。碳酸锂作为正极材料的锂源材料，粒度大小对正极材料的生产工艺和性能也有着重大影响。导电添加剂导电添加剂颗粒的粒径太小，容易发生团聚，不能与活性物质充分接触，导致导电作用降低；如果粒径太大，导电添加剂颗粒不能嵌入到活性物质中，同样会降低导电添加剂的导电作用。如果材料中混入少数超大颗粒，会导致在极片生产过程中出现划痕、断带现象，严重影响产品质量。对于电解液的电解质来说，电解质颗粒大小越均匀，电解液性能的一致性越好。电解液作为锂离子电池的血液，承担着运输锂离子的重任，质量的好坏直接影响锂离子电池的电化学性能，并很大程度上影响锂离子电池的安全性能。涂覆隔膜涂覆隔膜是在基膜的单面或双面涂覆一层氧化铝、二氧化硅等粉体无机材料，从而提升隔膜的高温性能、穿刺强度、亲液性能等。涂覆材料粒度大小及分布对涂覆隔膜的性能起着决定性的作用。以最常用的氧化铝涂覆隔膜为例，一般采用亚微米级别的α相氧化铝材料，颗粒大小适中且粒度均匀的氧化铝能很好地粘接到隔膜表面，不会堵塞膜孔，成孔均匀，能够提高隔膜的耐高温性能和热收缩率，能够改善隔膜对电解液的亲和性，同时保持较好的机械性能，从而提高锂电池的安全性能。氧化铝涂层的粒径越大，隔膜的厚度会增加，隔膜的化学性能会迅速下降。综上所述，粒度分布测试已成为提升锂离子电池性能的重要检测手段，选择一款高性能的激光粒度分析仪就成为了研发机构、材料生产厂家、电芯生产厂家的共同需求。一款好的激光粒度分析仪应该具备良好的测试结果的真实性、重现性、分辩能力、易操作性等。测试结果的真实性是指测试结果能够反映颗粒的真实大小，尽管粒度测量不宜引用“准确性”这一指标，但这并不意味着测量结果可以漫无边际地乱给。测试结果的真实性是激光粒度分析仪最根本的分析性能，如果没有测试结果的真实性做基础，仪器的重复性、重现性等其它性能就失去了讨论的意义。测试结果的重现性是指将同一批样品多次取样的测试结果的重复误差，误差越小，表示重现性越好。重现性的好坏取决于仪器获取光能分布数据的稳定性、对杂散光的控制能力、对中精确度、光源和背景的稳定性、进样器的分散性能等。只有具备良好重现性的仪器才能对测试样品的粒度分布进行可靠的评价，有利于用于多个样品之间差异的准确识别。激光粒度分析仪的分辨能力指的是仪器对样品不同粒径颗粒的测量分辨能力以及对给定粒度等级中颗粒含量的微小变化识别的灵敏程度。一般来说，除了影响重现性的因素外，散射光能分布角度和光强的获取，低背景噪声的光学电子设计，高精度的模数转换及反演计算水平都对仪器的分辨能力有较大影响。只有高分辩能力的仪器才能准确识别测试样品的细微粒径变化。激光粒度分析仪的原理结构激光粒度分析仪的易操作性是指操作简单、故障率低、易于日常维护保养。如果仪器的易操作性不高，即便有良好的测试性能，也不能高效满足用户的测试需求。Topsizer激光粒度分析仪和Topsizer Pus激光粒分析仪就是这样两款在锂离子电池行业被广泛应用的高性能激光粒度分析仪。量程宽、重现性好、分辨能力强、自动化程度高、故障率低等优异性能保证了测试结果和分析能力，而且与国内外、行业上下游黄金标准保持一致，不仅为用户节省了方法开发和方法转移上的时间和成本，更重要的是可以避免粒径检测不准带来的经济损失和风险，无论在产品研发、过程控制还是质量控制上，都能够为用户带来真正的价值。● 测试范围：0.02-2000μm（湿法），0.1-2000μm（干法）● 重复性：≤0.5%（标样D50偏差）● 准确性：≤±1%（标样D50偏差）● 测量速度：常温测量10秒内完成欧美克Topsizer激光粒度分析仪Topsizer激光粒度分析仪是珠海欧美克仪器有限公司于2010年被英国思百吉集团全资收购后，利用思百吉集团的全球资源全新打造的旗舰产品，具有量程宽、重现性好、精度高、测试结果真实、自动化程度高等诸多优点，真正站在了当前粒度检测领域的前沿。● 测试范围：0.01-3600μm（湿法），0.1-3600μm（干法）● 重复性：≤0.5%（标样D50偏差）● 准确性：≤±0.6%（标样D50偏差）● 测量速度：常温测量10秒内完成欧美克Topsizer Plus激光粒度分析仪Topsizer Plus激光粒度分析仪是继广受赞誉的Topsizer 后，作为马尔文帕纳科的全资子公司，珠海欧美克仪器有限公司推出的又一款高端粒度分析仪器。该仪器引入了国际先进的光学设计，结合欧美克近30年的技术积累，采用全球化的供应链体系，使激光衍射法的测试范围达0.01-3600um。Topsizer Plus保持了Topsizer量程宽、重复性好、分辨力高、真实测试性能强和智能化程度高等优点，通过进一步提升光学设计、硬件和反演算法，拓展了其测试范围以及实际测试性能，代表了当前国产激光粒度仪的技术水平。

锂离子电池广泛用于手机、相机、玩具等小型电子设备以及混合动力汽车和电动汽车中。锂离子电池由阴极、阳极、隔膜和电解质组成，其中构成阴极和阳极的粉末状材料往往通过粘合剂保持聚集状态。无论是现有锂电池的各部分材料、工作性能，还是新型锂电池的开发，原子力显微镜均深入应用其中。01隔膜材料的工作状态下的孔隙变化目前最常用的隔膜材料是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或者两者的混合物。制作工艺有干法和湿法两种，制作过程又包括流延、拉伸、定型等步骤。工艺和过程都会影响隔膜的孔隙孔径、孔隙率等。常用的观测方法是扫描电镜法，但是因为PE、PP都是绝缘材料，会形成严重的荷电效应，导致观察图像失真。因此，原子力显微镜是非常合适的观察工具。对于锂电池隔膜，除了常温下的孔隙结构，还需要测试孔隙在不同温度下的变化。因为当电池体系发生异常时，温度升高，为防止产生危险，隔膜需要实现在快速产热(温度120～140℃)开始时，因热塑性发生熔融，关闭微孔，隔绝正极与负极，防止电解质通过，从而达到遮断电流的目的。岛津原子力显微镜具备完善的环境控制功能。使用样品加热单元从室温梯度加热到125°C和140°C，并观察其表面形状。范围为5μm×5μm。随着温度的升高，可以看到由于隔膜熔化，孔隙逐渐收缩。对于该实验，使用岛津专门设计的环境控制舱既可以在真空环境下进行，也可以完全模拟锂电池内部的温度/湿度/电化学环境进行。02锂电池正极材料工作状态观察为了保证电极具有良好的充放电性能，通常加入一定量的导电剂，在活性材料之间、活性材料与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率。锂电池粘结剂是一种将活性材料粘附在集流体上的高分子化合物。专门用于粘结和固定电极活性材料，增强电极活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片的结构。另一方面，正极中的三种主要物质的分布状态和工作状态决定了锂电池的充放电性能。最常遇到的不利情况包括不导电的粘结剂对活性材料的包裹导致无法参与反应，活性材料颗粒的碎裂导致隔离于反应体系，粘结剂/导电剂分散不均导致一些区域间隙过大使活性材料隔离于反应体系。在这些情况下活性材料成为死的活性材料，不再参与电极反应。正极中各组分存在状态为了更全面地分析，需要结合多种仪器进行。本实验使用EPMA电子探针微量分析仪(EPMA-8050G)测量正极的元素分布，使用原子力显微镜(SPM-9700HT)观测表面电流分布状态。通过比较EPMA和SPM相同区域图像来评估正极表面各种组分的工作状态。比较EPMA和SPM在相同区域的分析结果。图1至图3示出了EPMA数据，图4至图6示出了SPM数据。在EPMA结果中，图1是成分图像(COMPO)，图2是C和F分析的叠加图像，图3是Mn、Co、Ni和O分析的叠加图像。因为导电剂和粘结剂都含有C，图2中C的位置是导电剂和粘合剂，因为只有粘合剂（PVDF）含有F，因此F的位置是粘合剂。图3中Mn、Co、Ni和O的重叠位置是活性材料。在SPM图像中，图4是SPM获得的表面形貌图像，图5是低偏压激励下小电流分布图像，图6是高偏压激励下大电流分布图像。结合图4和图2，对比可知道活性材料的分布与形貌；结合图2，可认为图5中电流区域为导电剂；同时对比图5和图6，从图5中扣除图6的大电流区域，可认为其他小电流区域为活性材料，即活性材料A区域。但是结合图5和图3，可发现有些活性材料在偏压激励下并没有电荷移动（形成电流），因此可判断，未形成电流的活性材料可能是被不导电的粘合剂包裹，或者因破碎和间隙被隔离于反应体系，无法参与充放电，即活性材料B区域。由此实验可见，对于锂电池的研究，结合元素分析工具（EPMA）和电流分析工具（SPM），既可以了解到各种组分的分布，还可以深度了解各个部分的工作状态及可能的失效原因，为深入理解锂电池的工作原理与过程提供可行实验方案。03新型负极材料的开发最常用的负极材料是石墨，但近年来硅(Si) 因其理论容量高于石墨而被视为下一代负极材料。但是由于Si负极材料在充放电过程中随着Li离子的进出而显着膨胀和收缩，因此Si材料的短板是容易破裂且寿命短。为了弥补这个问题，需要选择合适的硬粘合剂以牢固地粘合Si材料。我们设置了两种环境观察Si负极材料的不同，一种是现实中锂电池使用的电解液，另一种是N2气体环境。样品由附着在玻璃基板上的三种聚丙烯酸粘合剂(1)、(2)和(3)组成。在电解液环境为(A)，N2气环境为(B)中进行观察。(A)将样品在含有1mol/LLiPF6的碳酸二甲酯(DMC)和碳酸亚乙酯(EC)的混合溶液中浸泡24小时。24小时后进行观察，同时样品仍浸入电解液中。(B)将上述样品置于密闭环境控制室中，用N2置换室内气氛后，在N2气体中进行观察。实验结果如上图所示。(A)在电解液中的样品(1)上观察到约10nm的突起，而样品(2)和(3)都是平坦的。该结果表明样品（粘合剂）（2）和（3）均匀分布在电解液中。(B)在N2气体中观察时，样品(1)和(2)是平坦的，但在样品(3)上观察到20nm的突起。该结果不同于在电解质中观察到的结果，并证明了在实际用例环境中进行测量的重要性。04固态锂电池开发研究目前的锂离子电池内部使用有机溶剂电解液，在制作、运输、使用过程中电解液可能泄漏，从而造成燃爆事故。而固态电池是采用固态电解质的锂离子电池，不含有任何液体。相比传统的液态锂离子电池，固态电池首先安全性能高，固体电解质取代可燃的液体电解质，有望克服锂枝晶的产生；其次能量密度高，负极可采用锂金属负极，极大提高能量密度；再次循环寿命长，可避免液体电解质再充放电过程中持续形成和生长固体电解质界面膜，理论上循环寿命可提高10倍以上；此外，固态电池电化学窗口宽达5V，高于液态锂离子电池的4.25V，适用于高电压正极材料；最后，固态电池无废液，处理相对简单，回收更加方便。当然，固态电池技术也存在一些很棘手的问题。粉体颗粒在电池充放电循环中会发生体积膨胀与收缩，由于不含有液体，因此颗粒与颗粒之间、层与层之间容易产生缝隙，带来接触不良，影响离子和电子的传输，电池内阻就会增加，在充放电过程中就会发生极化问题，导致倍率性能下降。因此，对固态电池的测试，除了要观察其形貌外，更重要的是获得表面形貌与其导电性之间的联系，分析不同形态与聚集状态对其工作状态的影响。为此，设定实验对两种固态电池材料进行分析，分别是钴酸锂（LiCoO2:以下称为LCO）和钛酸（Li4Ti5O12:以下称为LTO）。为了模拟固态电池内部工作环境，使用环境控制舱调节气氛，氧气0.7ppm或更少，水蒸气0.75ppm或更少。30微米范围内LCO形貌图像与电流分布图像30微米范围内LTO形貌图像与电流分布图像30微米LCO形貌图像和30微米LTO形貌图像均显示出2μm左右的高度差，并且表面粗糙度(Sa)分析显示，二者分别为341.5nm和333.6nm，非常相近。在LCO中还发现了几个缺口。相比之下，在LTO中没有发现间隙，表面较为完整。在30微米LCO电流分布图像中，表面电流分布不均匀，在41.7%的面积上检测到电流（使用颗粒分析软件分析）。在30微米LTO电流分布图像中，没有检测到电流，可能的原因是在未充电状态下LTO具备高电阻特性。5微米范围内LCO形貌图像、电流分布图像、粘性力分布图像5微米范围内LTO形貌图像、电流分布图像、粘性力分布图像5微米LCO形貌图像显示该电极材料中的晶粒尺寸约为2-5微米左右，并且它们之间存在间隙。同时也存在几百纳米大小的颗粒，如箭头所示。LTO形貌图像显示电极材料为板状晶体结构，箭头所示。在5微米LCO电流分布图像中，可发现电流在黄色虚线的左右两侧明显不同。对比5微米LCO形貌图像，可推测黄色虚线是裂缝的边界。此外，很明显箭头所指的几个几百纳米大小的晶粒处没有电流。推测其原因是这些颗粒因破碎脱落隔离于其他材料，未能形成电流通路。在5微米LTO电流分布图像中依然没有检测到电流。对比以上图像发现，5微米LCO粘性力图像与5微米LCO高度图像(e)和5微米LCO电流图像中的分布相关。同时5微米LTO粘性力图像与5微米LTO高度图像中的板状晶体（箭头所示）分布相关。通常，粘性力被认为是由毛细力、范德华力或样品表面水膜导致的电荷聚集引起的。然而，在本次测量中，水蒸气浓度为75ppm或更低，因此毛细力的影响很小。所以，粘性力图像可能代表范德华力或电荷力，这两种力可被用于展示电极材料的组成分布。根据上述信息，很可能LCO电流分布反映了材料的成分分布，并且电流的路径受晶粒之间的裂纹或间隙影响。LTO在这种情况下无法获得电流图像，可尝试充电以降低其内阻，然后进行测量。由以上案例可知，原子力显微镜可以广泛适用于现行的锂电池材料测试，同时在各类新型电池的研发中，也具备非常重要的作用。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

5月10日晚上，成都市丛树家园小区一电梯内电瓶车起火，导致包括一名婴儿在内的多人烧伤视频在网上传播后，牵动人心。 电梯监控视频显示，10日19时33分，一男子乘电梯下楼，随后电梯停在某层楼，一名妇女怀抱着一名婴儿进入电梯，电梯继续下行。19时34分23秒，电梯再次停下，一男子推着一辆电瓶车进入电梯，身后还有一名双手提着物品的男子也紧跟进入。19时34分34秒，就在电梯门关闭瞬间，一秒钟时间不到电瓶车底部突然冒起浓烟，瞬间闪起了火光，电梯内迅速被火光和浓烟覆盖。视频显示，冒烟发生同时，推电瓶车的男子迅速伸手按了一下电梯开关。事发时，电梯内有4名大人和1名幼儿。对此很多网友表示，坚决反对电瓶车上楼！ 对于网友的评论，我有不同的看法，作为主动方面，禁止电动自行车车进入电梯确实是可行的，但我们不能一昧的谴责推电动自行车进入电梯的男子，却往往忽略了z大的危害源头是电动自行车的电池。电动自行车是为了方便市民的工具，而不是成为大家“闻风丧胆”、相互嫌弃的工具。只有生产厂家按照国家的标准，做好安全检测才投放到市场，这才是遏制电动自行车电池自燃最有效的方法。由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准的GB/T 36972-2018《电动自行车用锂离子蓄电池》国家标准于2018年12月28日正式发布，将于2019年07月01日正式实施，该标准对推动电动自行车用锂离子电池综合标准化工作及电动自行车锂离子电池推广应用具有重要意义和作用，同时也为电动车用锂离子电池领出了一条健康、可持续发展的道路。 Delta德尔塔仪器专业致力于GB/T 36972-2018《电动自行车用锂离子蓄电池》的研发和定制，可为客户提供锂电池安全检测实验室整体打包、一站式交钥匙工程服务。客户只需要提供试验场地，其他的交给我们为您搞定！ (电动自行车锂电池安全测试系统综合交钥匙工程)《电动自行车用锂离子蓄电池》（GB/T 36972-2018）检测设备推荐清单序号测试项目本标准条款关键设备设名称辅助功能/引用标准能力说明要求试验方法1. I2（A）放电5.2.16.2.1① 电池充放电测试系统（60V/30A）（推荐型号：GS-CT60V/30A）② 过充过放防爆试验箱（4箱式）（推荐型号：GS-MST940）1) 可选配充放电测试通道数和测试额定电流、电压；2) 防爆箱标配防爆泄压口、强力排风扇、补风口、可移动式地脚。2. 充电6.2.1.13. 放电6.2.1.24. 2I2（A）放电5.2.26.2.25. 低温放电5.2.36.2.3① 电池充放电测试系统（60V/30A）（推荐型号：GS-CT6030）② 高低温冲击试验箱（-40℃～150℃）（推荐型号：GS-THE8002）③ 过充过放防爆试验箱（4箱式）（推荐型号：GS-MST940）1）可选配充放电测试通道数和电流、电压；2）可选配高低温试验箱内箱容积和温度范围；3）防爆箱标配防爆泄压口、强力排风扇、补风口、可移动式地脚。6. 高温放电5.2.46.2.47. 荷电保持能力及荷电恢复能力5.2.56.2.5① 电池充放电测试系统（60V/30A）（推荐型号：GS-CT6030）② 恒温恒湿试验箱（-40℃～150℃）（推荐型号：GS-THK6008）③ 过充过放防爆试验箱（4箱式）（推荐型号：GS-MST940）1）可选配充放电测试通道数和电流、电压；2）可选配恒温箱内箱容积和温度、湿度范围；3）防爆箱标配防爆泄压口、强力排风扇、补风口、可移动式地脚。8. 荷电保持能力6.2.5.19. 荷电恢复能力6.2.5.210. 长期贮存后荷电恢复能力5.2.66.2.611. 循环寿命5.2.76.2.712. 内阻5.2.86.2.8① 电池内阻测试仪（推荐型号：HK3561R）② 恒温恒湿试验箱（-40℃～150℃）（推荐型号：GS-THK6008）可选配恒温箱内箱容积和温度、湿度范围。13. 过充电5.3.26.3.2① 电池充放电测试系统（60V/30A）（推荐型号：GS-CT60V/30A）② 过充过放防爆试验箱（4箱式）（推荐型号：GS-MST940）1）可选配充放电测试通道数和测试额定电流、电压；2）防爆箱标配防爆泄压口、强力排风扇、补风口、可移动式地脚。14. 强制放电5.3.36.3.315．外部短路5.3.46.3.4① 外部短路试验机（3000A）（推荐型号：GS-MST920）可选配常温外部短路和高温外部短路16．挤压5.3.56.3.5① 电池挤压试验机（0-35KN）（推荐型号：GS-MST930）1） 可选配挤压+针刺（穿刺试验）功能；2） 可选配红外摄像监控系统、自动灭火器装置、废气回收净化装置。17.机械冲击5.3.66.3.6① 机械冲击试验机(600g)（推荐型号：GS-MST980）可选配峰值加速度和试验负载18.振动5.3.76.3.7① 电磁振动试验机（0～400Hz）（推荐型号：GS-MST970）X，Y，Z三轴向振动；可选配振动频率、振幅范围及试验负载。19.自由跌落5.3.86.3.8① 电池跌落试验机（定向X,Y,Z）（推荐型号：GS-MST960）X/Y/Z定向跌落；可选配热成像相机、自动灭火器装置。20.低气压5.3.96.3.9① 高空低气压试验箱（11.6KPa）（推荐型号：GS-MST950）可选配试验箱体积（内容积）21．高低温冲击5.3.106.3.10①高低温冲击试验箱（-40℃～150℃）（推荐型号：GS-THE8002）可选配高低温试验箱内箱容积和温度范围22．浸水5.3.116.3.11① 电池水浸泡试验箱（推荐型号：GS-MST10）可选配实验水箱容积及温度控制范围23．过充电保护5.4.26.4.2① 电池充放电测试系统（60V/30A）（推荐型号：GS-CT60V/30A）② 过充过放防爆试验箱（4箱式）（推荐型号：GS-MST940）1）可选配充放电测试通道数和测试额定电流、电压；2）防爆箱标配防爆泄压口、强力排风扇、补风口、可移动式地脚。24.过放电保护5.4.36.4.325.短路保护5.4.46.4.4① 外部短路试验机（3000A）（推荐型号：GS-MST920）可选配常温外部短路和高温外部短路26.放电过流保护5.4.56.4.5① 电池充放电测试系统（60V/30A）（推荐型号：GS-CT60V/30A）② 过充过放防爆试验箱（4箱式）（推荐型号：GS-MST940）1）可选配充放电测试通道数和测试额定电流、电压；2）防爆箱标配防爆泄压口、强力排风扇、补风口、可移动式地脚。27.静电放电5.4.66.4.6 ① 静电放电发生器（20kV）（推荐型号：ESD61002TA）引用标准：GB/T 17626.2-200628.模制壳体应力5.5.16.5.1① 恒温恒湿试验箱（-40℃～150℃）（推荐型号：GS-THK6008）可选配恒温箱内箱容积和温度、湿度范围。29.壳体承受压力5.5.26.5.2① 电池壳体抗压试验装置（推荐型号：GS-KYL503）试验压力：250N30.壳体阻燃性5.5.36.5.3①水平垂直燃烧试验机（PLC+触摸屏）（推荐型号：GS-HUVL90）引用标准：GB/T 5169.16-201731.外形尺寸5.6.16.6.1① 游标卡尺（推荐型号：0-300mm）选配指针式/数显，测量量程可选32.充放电接口5.6.26.6.2目检引用标准：QB/T 442833.外观5.6.36.6.3目检/34.极性标志5.6.46.6.4酒精耐磨试验机（推荐型号：GS-YCR02）/合计需要仪器数量：约18台（国家纳米科学中心——锂电池实验室交付现场图片）设备已经成功运用到各大专业测试机构和生产厂家提供服务。第三方检测机构例如：广州SGS通标实验室，上海天祥ITS实验室，昆山出入境技术检验中心，广东质检院，深圳计量院，福建质检院（马尾基地），东莞标检产品检测有限公司（STC），各大企业例如：爱玛电动车，绿源电动车，喜德盛电动车等生产厂家品质研发部，深受客户好评。未来，Delta德尔塔仪器将持续用高品质的产品和服务，为电动自行车和电动助力车行业的发展添砖加瓦，为市民便捷出行、公共交通领域保驾护航，让人们生活的更加安全、舒适、和谐。张工yi八1，28零28677（WX同号）

8 月 16 日 - 18 日，2017 第二届亚太电池技术展览会在广州琶洲国际会展中心举行。飞纳电镜作为锂电材料形貌成份高效检测工具，盛装出席此次会议，现场展示了飞纳电镜高分辨率专业版 Phenom Pro 和飞纳电镜大样品室卓越版 Phenom XL，其中 Phenom XL 集成了背散射电子成像，二次电子成像与能谱分析等功能，两台台式扫描电镜吸引了众多参观者的目光。由于新能源汽车的高速增长，各锂电池企业纷纷扩产。相对以往单纯追求产能的突破外，行业内先行企业把目光投射到材料研发带来的电池产品性能提升上。锂电池主要由五部分构成，即正极材料、负极材料、电解液、隔膜和包装材料。其中，包装材料和石墨负极技术相对成熟，成本占比不高。锂离子电池的核心材料主要是正极材料、电解液和隔膜。其中，正极材料是锂电池最为关键的原材料，占锂电池成本的 30% 以上。材料的研发少不了一双“眼睛”，这双眼睛就是扫描电镜。扫描电镜可以对锂电池材料的正极材料，负极材料，隔膜，极片等进行微观的形貌检测及元素成份分析。飞纳台式扫描电镜使用独特的 CeB6 灯丝，提高了扫描电镜的分辨率，保证了图像质量。由于操作简单，维护方便，抽真空时间短，大大地提高检测效率，受到锂电池企业客户的青睐。设计精巧，完全防震，省去了客户为精密仪器安装环境要求高的担忧。即时在展会现场喧闹的环境中，飞纳电镜仍然能高效运行，30 秒成像，持续稳定地工作。锂电池正极材料由于中国大型锂电正极材料近十年迅速发展，产品质量大幅度提高，并具备较强的成本优势，近年来日韩锂电企业开始逐步从中国进口锂电正极材料，据悉目前中国锂电正极材料市场份额已占据全球一半左右，未来发展空间仍广阔。飞纳电镜拍摄的锂电池正极材料锂电池负极材料负极材料作为锂电池的四大关键材料之一，决定了锂电池充放电效率、循环寿命等性能。锂电池负极材料国内技术成熟，碳材料种类繁多，成本比重最低，在 5-10% 左右。现阶段负极材料研究的主要方向如下：石墨化碳材料、无定型碳材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、新型合金和其他材料。飞纳电镜拍摄的锂电池负极材料隔膜隔膜在成本构成上仅次于正极材料，占 20-30%，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能。飞纳电镜拍摄的锂电池隔膜更多体验，尽在飞纳电镜飞纳台式扫描电镜 VR 之旅手套箱版台式电镜有些锂电池材料很容易与空气发生反应，影响形貌成份分析，飞纳电镜发布全球首款手套箱版台式电镜，实现扫描电镜放置在手套箱内，制样-观察全程惰性气体保护。原位通电样品杯允许用户将电探针连接到样品进行原位测量

近日，德州仪器推出全新的汽车电芯监测器和电池包监测器。这些监测器提供更高精度的测量功能，可更大程度地增加电动汽车 (EV) 行驶时间并实现更安全的运行。 　　随着电动汽车越来越受到欢迎，先进的电池管理系统 (BMS) 有助于克服阻止电动汽车广泛普及的关键障碍。TI 重点关注克服复杂的系统设计挑战，并为此提供了品类丰富且先进的 BMS器件系列，助力汽车制造商打造更安全、更可靠的驾驶体验并提高电动汽车普及率。 　　BQ79718-Q1 电芯监测器和 BQ79731-Q1电池包监测器是 TI 丰富的BMS系列中的全新产品。BQ79731-Q1和BQ79718-Q1在测量电池电压、电流和温度方面提供了出色的准确度和精度，可有效确定车辆的真实续航里程、延长电池包的整体寿命并提高其安全性。 　　"汽车制造商的目标是尽可能延长电动汽车的续航里程，而准确的荷电状态估算对于实现这一目标至关重要。"TI BMS 总经理 Sam Wong 表示："我们的全新器件大幅提升了电压和电流的测量精度，可让汽车制造商对准确预估电动汽车的真实续航里程充满信心。" 　　TI 将在 CES 2023 展示其 BMS 技术，包括全新的 BQ79718-Q1 电芯监测器和 BQ79731-Q1电池包监测器。 　　凭借出色的测量精度，有效延长续航里程 　　随着消费者们转向购买电动汽车，电池电压的测量准确度和精度对消费者的驾驶体验至关重要。即使细微的温度变化也能对电动汽车的续航里程产生重大影响；特别是寒冷的天气，对电池电压范围影响的幅度可高达 40%。这些变化会为电池电压和预期的电动汽车续航里程造成相当大的不确定性。 　　借助 BQ79718-Q1电芯监测器，汽车制造商可以进行高性能的电池电压测量(精度可达 1mV)，从而更大限度地延长电动汽车的真实续航里程；借助 BQ79731-Q1电池包监测器，电池包电流测量的精度可达 0.05%。这些创新可在单节电池和电池包中准确测量电池荷电状态和运行状况，有效地反映真实的剩余里程并提升对电动汽车电池寿命的信心。 　　通过电池包电压和电流同步，提升对荷电状态的估算 　　此外，出色的电压和电流同步功能 (64µs) 可提供电池运行状况的实时快照，实现对电池包电源的瞬时监测。这一级别的同步可支持电化学阻抗跟踪分析，让您深入了解电池内核温度、电池老化和电池荷电状态。阅读技术文章"如何为高级 EV 电池管理系统设计智能电池接线盒"了解更多。 　　借助丰富的BMS系列产品，实现更高的安全性和性能 　　BQ79718-Q1 电芯监测器与之前市面上的任何电芯监测器相比，可提供符合汽车安全完整性等级 (ASIL) 要求的更出色的测量精度(主要路径、冗余路径和残余误差查找)，方便汽车制造商对车辆电池包进行充电和放电。 　　BQ79718-Q1 电芯监测器和 BQ79731-Q1 电池包监测器均属于 TI 的高精度电池监控器和均衡器产品系列。此外，该系列还包括 BQ79600-Q1 SPI/UART 通信桥接器件，可使用单独的通信协议实现快速稳定的菊花链通信。 　　新品进一步丰富了TI 的BMS 系列产品。TI 的BMS 系列产品还包括用于无线 BMS 的 CC2662R-Q1 无线微控制器 (MCU)、TPSI3050-Q1 隔离式开关驱动器和 TPSI2140-Q1 隔离式开关器件。TI 还提供 BMS 设计套件，其中包括参考板、仿真器和汽车开放系统架构复杂器件驱动器。 　　TI 始终致力于推动汽车电气化发展，帮助汽车制造商优化车辆性能、加快开发速度，并创建更安全、更可靠且性价比更高的电动汽车。

p strong 一、前言 /strong br/ 　　锂电池与我们生活息息相关，扮演着不可或缺的角色。比如我们每天不离手的手机以及笔记本电脑，家用电器等。作为交通工具的飞机、混合动力车、电动车等对锂离子电池的需求也显著增加。在锂离子电池的制造过程中，有很多东西是必须严格控制的，一是粉尘，二是金属颗粒，三是水分。 br/ strong 二、水分对锂电池的影响及市场现状 /strong br/ strong 2.1 水分会对锂离子电池造成哪些不良影响？ /strong br/ 　　主要表现为电池容量小，放电时间变短，内阻增大，循环容量衰减，电池膨胀等现象，因此在锂离子电池的制作过程中，必须要严格控制环境的湿度和正负极材料、隔膜、电解液的含水量。 br/ strong 2.2 锂离子电池水分控制方法检测现状？ /strong br/ 　　目前市场上水分含量测定的技术方法最常用的是加热失重法和卡尔费休法，由于锂电池行业所测样品含水量极低，加热失重法水分测定仪的精度根本达不到，这种方法被直接排除。 br/ strong 三、分析与方法 /strong br/ strong 3.1 仪器 /strong br/ 　　AKF-BT2015C 锂电池卡氏水分仪 br/ strong 3.2 技术参数及特点 /strong br/ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/2f8bdcbf-c688-4dfd-aa4d-bedd9c41a0f0.jpg" title=" 1.jpg" / /p p strong 特点： /strong br/ 1. 卡氏顶空样品瓶加热技术，有效避免加热炉膛和反应杯污染； br/ 2. 禾工独创的样品瓶连接器，让载气无须穿刺样品瓶隔垫即可进入到样品瓶内部，密封性好，减少隔垫耗材的同时可拆卸方便； br/ 3. 精确流量控制设计，载气消耗量仅为同类进口产品管式加热炉的十分之一； br/ 4. 大功率散热槽设计，迅速冷却样品瓶，提高工作效率； br/ 5. 7& quot 高分辨率彩色触摸屏界面，多参数显示，直观简洁；一键测定，操作极为简便； br/ 6. 防凝结保温管路无死体积设计，保证挥发后的水分管壁系统无残留； br/ 7. 加热温度最高达300° ，0-100ml 气体流量自由调节，满足大多数固体原料水分测定需求； br/ 8. 全自动恒流极化检测，无需人工设定终点，检测精度高，水分测量分辨率达到0.1ug br/ 9. 一键启动，操作简单，稳定可靠，故障低，使用寿命长； br/ strong 3.3 分析原理 /strong br/ 　　样品用卡氏加热炉专用密封进样小瓶装载，用顶空瓶连接器密闭后进入加热槽中，样品中的水分（还可能有其他挥发性的溶剂）以蒸气的形式完全释放，通过干燥载气（如干燥的空气或者氮气）由顶空瓶经加热伴管路转移到KF 滴定杯中，然后卡尔费休水分测定仪进行检测并显示测量数据。 br/ strong 3.4 检测方法 /strong br/ 1.将电解液注入电解池以及电解电极的阴极室内，液位至下刻度线，加入微量水然后电解至平衡。 br/ 2.将气源连接至卡氏加热炉，将干燥样品瓶装入加热槽，温度设置为250℃,流量调整为50mL/min，吹扫样品瓶和管路内可能存在水分，等待再次平衡。 br/ 3.将样品瓶移至冷却槽冷却后取出，用电子天平称取约0.5~3g 样品置于样品瓶内，然后在水分仪上点击开始测量，同时将样品瓶装入加热槽。 br/ 4.输入样品称取的重量，等待测量结束后显示最终测量结果。 br/ strong 四、数据与结论 /strong br/ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/c2469d3d-16f8-4766-a1cb-7d8da27630e8.jpg" title=" 2.jpg" / /p p strong 结论说明： /strong br/ 　　通过本实验方法，可以精确测得锂离子电池原料的水分含量，检测结果精度与重复性均达到进口同类产品的水平。AKF 库仑法卡尔费休水分测定仪和KH-1 卡氏加热炉顶空进样器联用，能自动扣除漂移，操作便捷，能准确可靠的测出锂电池跟原料的含水量。 /p

p 　　近十年间，在能源技术变革以及新兴科技的带动下，全球锂离子电池产量进入飞速增长期，根据公开数据，预计2018年全球锂电池增速维稳，产量有望达到155.82GWH，市场规模将到达2313.26亿元。中国是锂电池重要的生产国之一，2017年中国锂电池产量突破100亿只，增速达27.81%，2018年预计全国锂电池产量达到121亿只，增速22.86%。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/06d25d4d-9770-4f94-90cf-561334abdcf6.jpg" title=" 01.jpg.png" alt=" 01.jpg.png" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图1锂电产业链到测试仪器设备对应关系图 /span /p p 　　锂离子电池产业的蓬勃发展，也为锂离子电池检测领域带来新的机遇。锂电检测设备除了生产制造环节必需的电芯分选检测系统、充放电检测系统、保护板检测系统、线束检测系统、BMS检测系统、模组EOL检测系统、电池组EOL检测系统、工况模拟检测系统等外。锂电新技术研发、开发也离不开各种分析测试仪器，如电镜表征锂电正极材料或包覆材料结构及形貌、热分析仪或X射线衍射仪分析锂电正极材料结晶性能、粒度仪及比表面仪器分析锂电正负极材料粒度、孔径等。图1展示了从锂电产业链到测试方法的对应关系。 /p p 　　随着锂离子电池基础科学研究仪器水平不断提升，几乎各类先进科学仪器都逐渐在锂离子电池的研究中出现，且针对锂离子电池的研究、制造也开发了许多锂电行业专用的仪器设备。图1展示了从锂电产业链到测试方法的对应关系，图2则展示了不同空间分辨率对应的部分的表征方法。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/12d49b40-626a-4708-986a-8546871af96b.jpg" title=" 02.jpg.png" alt=" 02.jpg.png" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图2 锂离子电池实验技术的空间分辨分布图 /span /p p 　　从市面锂电检测相关市场调研报告或资料统计来看，多数主要针对生产制造环节的锂电检测系统，却鲜有涉及研发必需的各类分析仪器。然而，纵观目前国内锂电企业，低端产能过剩，高端产能不足是行业现状，锂电产品质量走向高端是必然发展趋势。走向高端则必须保持高研发投入，来保证不断材料改进和技术革新。基于此，仪器信息网( a style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " target=" _self" href=" https://www.instrument.com.cn/" span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://www.instrument.com.cn/ /span /a )特组织了“中国锂离子电池检测仪器设备市场调研”活动，以期从市场应用角度，对锂电检测设备及仪器做更全面的梳理归纳，对近年来锂离子电池检测行业整体产业链发展现状、市场发展行情、锂电检测涉及到的仪器设备品类，各仪器设备品牌在市场中的占有率以及各自市场拓展情况等信息进行调研分析，为各锂电检测仪器设备商在以后的仪器销售和推广活动中提供决策参考。此次调研，面对的调研对象包括仪器信息网注册用户、锂电科研开发用户、锂电生产企业、锂电第三方检测机构、锂电检测领域专家以及部分锂电检测相关仪器设备主流生产厂商等。 /p p 　　 a style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " target=" _blank" href=" https://www.instrument.com.cn/survey/Report_Census.aspx?id=151" strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 《中国锂离子电池检测仪器设备市场研究报告(2018版)》 /span /strong /a 内容包含了锂电行业行业监管体制及相关产业法规政策、标准，锂电及锂电检测发展现状，锂电检测用户调研分析，锂电检测设备商市场分析，锂电检测涉及各种分析检测仪器设备品牌分布分析等。 /p p 　　 a style=" text-decoration: underline " target=" _blank" href=" https://www.instrument.com.cn/survey/Report_Census.aspx?id=151" span style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " strong 《中国锂离子电池检测仪器设备市场研究报告(2018版)》 /strong /span /a 得到了广大调研用户、相关企业以及业内专家的大力支持。近200余位来自锂电生产、研发、第三方检测机构、高校院所等领域的锂电检测用户参与在线调研。结合仪器信息网大数据平台，还对锂电仪器设备商近三年在仪器信息网发布的300篇锂电相关解决方案数据进行了统计分析。同时，报告详细统计分析2017年国内锂电检测相关文献，考察具有研究生教育能力的高校和研究院所，初步对近18年来锂电相关博士学位论文和优秀硕士学位论文6713篇数据统计。在此，谨对报告所有参与者表示最衷心的感谢 strong ! /strong /p table align=" center" tbody tr class=" firstRow" td colspan=" 2" style=" border: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " width=" 568" valign=" top" p style=" text-align:center" strong span style=" font-size:19px font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:red" 关于《中国锂离子电池检测仪器设备市场研究报告（2018版）》 /span /strong /p /td /tr tr td style=" border-right: 1px solid windowtext border-width: medium 1px 1px border-style: none solid solid border-color: -moz-use-text-color windowtext windowtext -moz-border-top-colors: none -moz-border-right-colors: none -moz-border-bottom-colors: none -moz-border-left-colors: none border-image: none padding: 0px 7px " width=" 149" p style=" text-align:center" strong span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:red" 报告适合对象 /span /strong /p /td td style=" border-width: medium 1px 1px medium border-style: none solid solid none border-color: -moz-use-text-color windowtext windowtext -moz-use-text-color padding: 0px 7px word-break: break-all " width=" 419" valign=" top" p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" △ span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 重点业务板块包含锂电检测的仪器设备企业/检测机构； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" span style=" font-family:Wingdings" △ span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 锂电领域呈增长趋势的仪器设备企业/检测机构； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" span style=" font-family:Wingdings" △ span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp & nbsp /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 将锂电作为重点拓展领域的仪器设备企业/检测机构； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" /span span style=" font-family:Wingdings" △ span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 仪器设备产品为锂电检测重要或高占比品类的仪器设备企业； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" /span span style=" font-family:Wingdings" △ span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 仪器设备品类齐全，涵盖了锂电检测诸多检测仪器品类的大综仪器设备企业； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" /span span style=" font-family:Wingdings" △ /span span style=" font-family:Wingdings" /span span style=" font-family:Wingdings" ...... /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " /span /p /td /tr tr td style=" border-right: 1px solid windowtext border-width: medium 1px 1px border-style: none solid solid border-color: -moz-use-text-color windowtext windowtext -moz-border-top-colors: none -moz-border-right-colors: none -moz-border-bottom-colors: none -moz-border-left-colors: none border-image: none padding: 0px 7px " width=" 149" p style=" text-align:center" strong span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 color:red" 获取报告可能带来哪些收益？ /span /strong /p /td td style=" border-width: medium 1px 1px medium border-style: none solid solid none border-color: -moz-use-text-color windowtext windowtext -moz-use-text-color padding: 0px 7px word-break: break-all " width=" 419" valign=" top" p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" strong span style=" font-family:Wingdings" √ /span /strong span style=" font-family:Wingdings" span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 对锂电检测市场至上而下系统性整体把握； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" strong span style=" font-family:Wingdings" √ /span /strong span style=" font-family:Wingdings" span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 锂电不同产业链阶段对检测仪器设备需求把握； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" strong span style=" font-family:Wingdings" √ /span /strong span style=" font-family:Wingdings" span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp & nbsp /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 对锂电封装后端锂电检测系统市场格局把握； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" strong span style=" font-family:Wingdings" √ /span /strong span style=" font-family:Wingdings" span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp & nbsp /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 对锂电封装前端检测仪器市场格局把握； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" strong span style=" font-family:Wingdings" √ /span /strong span style=" font-family:Wingdings" span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " & nbsp 对锂电开发、科研检测仪器设备品类、各品类主流品牌、各品牌等市场格局把握； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" strong span style=" font-family:Wingdings" √ /span /strong span style=" font-family:Wingdings" span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp & nbsp /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 对锂电开发、科研检测仪器设备用户分布把握； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" strong span style=" font-family:Wingdings" √ /span /strong span style=" font-family:Wingdings" span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " & nbsp & nbsp /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " 锂电检测领域业务投资、拓展规划等导向参考； /span /p p class=" MsoListParagraph" style=" margin-left:28px" span style=" font-family:Wingdings" strong span style=" font-family:Wingdings" √ /span /strong span style=" font-family:Wingdings" span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font:9px & #39 Times New Roman& #39 " /span /span span style=" font-family:& #39 微软雅黑& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " ....... /span /p /td /tr /tbody /table p 　　 strong 报告链接 /strong ： a style=" text-decoration: underline color: rgb(255, 0, 0) " target=" _blank" href=" https://www.instrument.com.cn/survey/Report_Census.aspx?id=151" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 《中国锂离子电池检测仪器设备市场研究报告(2018版)》 /strong /span /a /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 欢迎感兴趣的网友和我们联系购买报告事宜，电话：010-51654077转 销售部 /strong /span /p p br/ /p p span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong & nbsp & nbsp & nbsp 报告节选： /strong /span /p p 　　 strong 一 锂电池行业监管体制及相关产业法规政策 /strong /p p 　　...... /p p 　　2.1 相关法律、法规与政策(2007-2018) /p p 　　...... /p p 　　2.2 相关标准 /p p 　　...... /p p 　　表 电池相关标准发布情况 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/da42376b-e785-4643-bcda-5bfa22228928.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" / /p p 　　表 电池检测相关标准发布情况 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/2ee83f81-7764-4535-8e2f-88fb8b4ecbb5.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" / /p p 　　...... /p p 　　 strong 二 锂电及锂电检测发展背景 /strong /p p 　　...... /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/5f286267-b748-4f32-a0f8-f0d797ad87d2.jpg" title=" 03.jpg.png" alt=" 03.jpg.png" width=" 450" height=" 269" / /p p 　　...... /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/6c628d9f-6ae2-43e8-8d77-cd78c08d1497.jpg" title=" 04.jpg.png" alt=" 04.jpg.png" width=" 450" height=" 308" / /p p 　　...... /p p & nbsp & nbsp & nbsp strong 三 锂电检测仪器设备市场调研分析 /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp ...... /p p 　　 strong 四 锂电研发用检测仪器设备市场分析 /strong /p p 　　...... /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/8ea20ccf-f148-40e4-86cd-7ef3fdba0766.jpg" title=" 05.jpg.png" alt=" 05.jpg.png" width=" 450" height=" 281" / /p p 　　...... /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/77d4360c-765d-47cf-b644-b44644c1803f.jpg" title=" 06.jpg.png" alt=" 06.jpg.png" width=" 450" height=" 296" / /p p 　　...... /p p 　　3 2017年锂电研发用电镜市场分布情况 /p p 　　...... /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/e06873f6-50ed-4630-bfa1-fc0b9a8f7c56.jpg" title=" 07.jpg.png" alt=" 07.jpg.png" width=" 450" height=" 271" / /p p 　　...... /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 表 锂电研发用电镜不同品牌用户在各地区分布数据表 /span /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/992b6593-5342-4b53-a3a1-7576e9cc118f.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 表 锂电研发用电镜各地区品牌渗透数据表 /span /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/4600a0aa-d5e7-4bb7-b821-27cf760d4d17.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/ca4cc6a1-a049-43df-8b15-078dd12e4357.jpg" title=" 08.png" alt=" 08.png" width=" 450" height=" 281" / /p p 　　...... /p p & nbsp & nbsp & nbsp 4 2017年锂电研发用电化学工作站市场分布情况 /p p & nbsp & nbsp & nbsp ...... /p p 　　 strong 五 小结 /strong /p p 　　...... /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201808/uepic/c0d39595-d1e6-4330-9b2e-037a61e4044c.jpg" title=" 09.png" alt=" 09.png" width=" 600" height=" 380" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 仪器厂商发布锂电解决方案数量与用户关注度柱状图 /span /p p 　　...... /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 正文目录 /strong /span /p p 　　一 锂电池行业监管体制及相关产业法规政策...... 6 /p p 　　1 锂电池行业监管体制....... 6 /p p 　　2 锂电行业相关法律、法规与政策、标准....... 7 /p p 　　二 锂电及锂电检测发展背景....... 15 /p p 　　1 锂电产业链概况....... 15 /p p 　　2 锂电检测行业概况及对仪器设备的需求....... 15 /p p 　　三 锂电检测仪器设备市场调研分析....... 18 /p p 　　1调研用户样本情况分析....... 18 /p p 　　2 锂电封装后之电池检测系统市场概况....... 20 /p p 　　3 锂电封装后之电池检测系统用户调研分析....... 23 /p p 　　4 锂电封装前之检测仪器市场用户调研....... 25 /p p 　　四 锂电研发用检测仪器设备市场分析....... 27 /p p 　　1近18年发表锂电相关学位论文发布情况及主要发布单位....... 28 /p p 　　2 2017年锂电研发用检测仪器品类分布分析....... 31 /p p 　　3 2017年锂电研发用电镜市场分布情况....... 32 /p p 　　4 2017年锂电研发用电化学工作站市场分布情况....... 36 /p p 　　5 2017年锂电研发用电池性能检测系统市场分布情况....... 38 /p p 　　6 2017年锂电研发用X射线衍射仪(XRD)市场分布情况....... 40 /p p 　　7 2017年锂电研发用热分析仪市场分布情况....... 43 /p p 　　8 2017年锂电研发用X射线光电子能谱仪(XPS)市场分布情况....... 45 /p p 　　9 2017年锂电研发用红外光谱仪市场分布情况....... 46 /p p 　　10 2017年锂电研发用比表面测试仪市场分布情况....... 48 /p p 　　11 2017年锂电研发用拉曼光谱仪市场分布情况....... 49 /p p 　　12 2017年锂电研发用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)市场分布情况....... 51 /p p 　　五 小结....... 51 /p p 　　1锂电检测研发端：仪器种类繁多，仪器商众，进口品牌独占鳌头....... 52 /p p 　　2锂电检测封装后锂电检测系统端：行业整合加速，品牌意识将加强....... 53 /p p 　　3仪器信息网大数据之锂电检测仪器设备商：锂电产业热潮中，蜂拥关注，拓展尚处摸索期....... 54 /p

近日，中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系先进感知、数据融合及智能运维课题组毛磊特任研究员团队在氢燃料电池无损检测方面取得突破性进展，报道了一种基于磁场成像的氢燃料电池无损检测理论及方法，突破现有氢燃料电池性能表征依赖于材料分析、电流分布等侵入式检测手段的瓶颈，研究成果以题为“Imaging PEMFC performance heterogeneity by sensing external magnetic field”发表在Cell Press期刊Cell Reports Physical Science上。氢燃料电池技术（PEMFC）被广泛应用于氢能利用领域，然而影响商用氢燃料电池系统可靠性的主要因素是在电池运行过程中难以进行电池性能表征并识别电池异常状态。目前，主要的状态识别方法仅可对PEMFC状态变化进行识别，但难以对电池内部状态变化的发展路径及对应机理进行检测及分析，从而无法根据识别结果对PEMFC系统进行对应调控，进而保障PEMFC系统的运行安全。在PEMFC运行过程中，电池性能状态与其内部水分布、电流分布息息相关。目前，相关技术主要通过材料分析、水传输分布、电流分布等手段来评估氢燃料电池性能状态。然而这些技术会干扰电池的运行状态，甚至破坏电池固有结构和性能，进而很难保证技术可靠性和实用性。PEMFC电流分布和相应磁场分布如图1所示，作者将PEMFC内部电流分解为平行膜方向膜电流（图1B）和垂直膜方向主电流（图1C），并揭示了氢燃料电池故障时性能下降的本质原因是参与化学反应的主电流减少，寄生损耗的膜电流增加，因此膜电流及其激发磁场可以反映电池性能变化。这是在该研究领域内首次系统性分析并提出了氢燃料电池的性能变化与其内部不同分量电流和激发磁场的关联机制。图1.PEMFC内部电流和磁场分布(a) PEMFC内部电流 (b)膜电流及其磁场分布 (c)主电流及其磁场分布.该研究的研究思路如图2所示，首先通过建立多物理场PEMFC仿真建模，对PEMFC在不同运行状态下的膜电流及其磁场分布变化进行分析；进而搭建PEMFC外部磁场检测系统，通过检测PEMFC运行过程中的膜电流磁场分布，分析PEMFC系统内部状态变化路径及对应机制。据此，本研究工作中提出了一种基于磁场成像的PEMFC系统无损检测理论及方法，可在PEMFC运行过程中揭示状态变化的起源和演变过程，在商用PEMFC系统的状态检测及异常识别方面极具应用潜力。图2.技术路线图中国科学技术大学工程科学学院博士研究生孙誉宁为论文的第一作者，毛磊特任研究员为论文的唯一通讯作者。该项工作得到了基金委、中科院、安徽省及合肥市等资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.101083

我们知道，锂电池浆料分为正极浆料和负极浆料两种，正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等组成；负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程，而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、环境等变化。 锂离子电池浆料的混合分散过程可以分为宏观混合过程和微观分散过程，这两个过程始终都会伴随着锂离子电池浆料制备的整个过程。合浆后的浆料需要具有较好的稳定性，这是电池生产过程中保证电池一致性的一个重要指标。表征浆料稳定性的主要参数有流动性、粘度、固含量、密度等。 浆料的固含量和浆料稳定性息息相关，同种工艺与配方，浆料固含量越高，粘度越大，反之亦然。在一定范围内，粘度越高，浆料稳定性越高。固含量越高，浆料搅拌时间越短，所耗溶剂越少，涂布干燥效率越高，节省时间。高固含量的浆料还可以减少涂层间厚度，降低电池内阻。 锂电池的生产包括极片制造工艺阶段的浆料制备、浆料涂覆工序是整个锂电池制造的核心内容，浆料的固含量等参数就关系着电池电化学性能的好坏，我们就来探讨一下主流的测量锂离子电池浆料固含量的方法。锂离子电池正负极浆料目前的标准的测试方法为GB/T18856.2-2008 水煤浆试验方法第2 部分 浓度测定。浆料试样的采取与制备按锂离子电池浆料采样方法进行。BINDER FD115 (固含量测定烘箱）1.1 取充分搅拌均匀的浆料试样（3.0±0.2g） 置于预先干燥并称量（称准至0.0002g）过的称量瓶中，迅速加盖，称量（称准至0.0002g），晃动摊平。1.2 打开瓶盖，将称量瓶和瓶盖放入预先鼓风并已经加热到120～125℃的干燥箱中，在鼓风条件下，干燥2h。1.3 从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖在空气中冷却约3min后放入干燥器中，冷却至室温，MT电子分析天平称量。1.4 进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥的试样质量的减少不超过0.003g或质量增加后为止。在后一种情况下，应才有质量增加前一次的质量作为计算依据。由此我们看出此方法的局限性： 目前主流采用是梅特勒的经典型HC103及超越型HX204这两款卤素红外水分仪测量电池浆料的固含量，其测定方法是如何简化测试流程又能和烘箱法的结果保持一致呢？ 一：HX204 超越型的卤素水分测定仪，主要的优势为：创新的悬挂式秤盘设计避免了加样腔的热量对秤盘的影响，通过消除对称量单元的负面热效应，改善测定结果。高性能 MonoBloc 称量单元可提供最大量程和最佳分辨率（200g，0.1mg），可满足要求最严苛的任务，可在最短的时间内获得非常可靠的结果。快速加热：先进的卤素灯技术是确保极为精确的快速加热和精确温度控制的关键。第二代卤素加热技术最大程度减少了热物质，通过缩短加热/冷却循环及精确的温度控制增强性能。采用冷仪器进行首次测量，与随后采用热仪器进行测量的精确程度相同。一键水分测定 ：One Click™ Moisture 的图形化用户界面可快速、顺畅地执行操作，同时提供实时的干燥曲线和控制图表。了解测量，自动化控制图表可显示每个样品的固含量的含量变化趋势。具有测试方法开发功能。 具有终点判定方法选择功能 二：梅特勒-托利多全新经典HC103水份测定仪 使用 HC103 卤素水份测定仪轻松执行浆料固含量的测定。借助触摸屏操作和用户指导，HC103 使用起来十分方便。 2. 坚固耐用的设计均可确保今后数年内获得可靠的结果。 3. 图形化用户界面：让您倍感舒适自在，只需轻轻一击即可立即开始水份测定。4. SmartCal功能：确保可信水份结果的性能验证，应当在保养间隔期间定期测试卤素水份测定仪，以确保水份测量结果始终正确。通过 SmartCal，我们可提供一种在简单的 10 分钟测试中对您卤素水份测定仪的整体性能进行验证的独特测试物质。5.HC103 和HX204 的最小浆料的称量量为0.1g, 为了保证浆料固含量的准确性及重现性，建议称量量在0.5-3.5 g 左右。对于浆料而言，需要选用可重复使用的不锈钢样品盘及玻璃纤维盘进行测试。 根据正负极浆料水分残留及NMP残留物质的特性，一般可以进行120-155度左右的方法开发，通过测定方法开发功能，以烘箱法的结果进行比对修订及优化，最终形成固定的正负极浆料固含量的标准方法，保存在仪器界面的快捷键中，均匀放置好浆料样品好，一键开始测量，约2-10min自己显示结果。 结论梅特勒公司的HX204和HC103 卤素红外水分仪，非常适合于工厂车间和实验室进行原料，半成品和成品的水分或者固含量的测定。可以在几分钟内提供精确可靠的水分或固含量的信息，确保最佳的产品质量和至高的生产力，助力于锂电池正负极浆料固含量测定，有力保障锂离子电池的性能品质。

铅 酸 电 池 桥 接 检 测铅酸电池内部由数个至数十个单格组合而成，连接部位即桥接可能因安装质量 问题造成过热，严重影响产品质量，甚至于在电池产生氢气没有及时通风条件 下还会有爆炸隐患。本文介绍使用红外热像仪对铅酸电池充电时桥接部位的质 量检测的应用，保证铅酸电池的产品质量。 铅酸电池桥接处发热（本文得到蔡黎平和朱文浩的大力协助） 什么是铅酸电池的桥接？铅酸电池一般由数个或数十个单格组合而成，每个单格由若干正极板与负极板间隔重叠，正负极板间用玻璃纤维隔板隔离 ；数片正极板用铅合金焊接在一起组成正极群，数片负极板用铅合金焊接在一起组成负极群，正负极群装于铅酸电池槽内 组成单体铅酸蓄电池；单体铅酸蓄电池之间用链接条从单格之间的铅酸蓄电池槽隔板顶端以串联形式连在一起，这种链接 条即为桥接。桥接过热会造成哪些后果？ 桥接过热可能受到两方面的因素影响：一是桥接线过短，二是安装时插入过深；过热会严重影响铅酸电池的产品质量，导 致充电不良，造成退货、换货增加；甚至在电池产生氢气没有及时通风条件下还会有爆炸隐患。 桥接部位可否被直接检测到？ 桥接部位在铅酸电池内部，被外壳和盖板遮挡，无法直接检测，故通常用检测外壳的温度来发现桥接问题。 铅酸电池各单体充电 硫酸加注完成 在原先的铅酸电池质量检测中使用什么仪器？一般没有使用仪器，少部分使用红外测温仪。使用红外测温仪进行检测有什么缺点？ 红外测温仪无法对整个铅酸电池表面进行温度检测，在对于大量铅酸电池的生产线检测时，容易造成漏检。 因硫酸的腐蚀性，红外测温仪至少需要在1米外进行检测，所以显示的温度是至少大于5厘米的圆的平均温度，但铅酸电 池表面的最高温度区域范围比5厘米小，这样就无法进行准确检测，同样会造成漏检。 如何使用红外热像仪检测铅酸电池？ 热像仪在铅酸电池生产时可以检测外壳的发热情况，当外壳最高温度在60℃以上，说明内部的桥接处有严重过热，这时 铅酸电池可能会因为内部高温产生充电或放电故障，甚至引发爆炸事故。 铅酸电池外壳最高温度57.7℃，已接近温度报警限制使用红外热像仪检测铅酸电池桥接不良的注意事项 1 现场电池数量较多，注意不同距离的电池需要分别准确调焦； 2 铅酸电池表面有腐蚀性，检测时注意安全。 行业应用 各大、中型铅酸电池生产厂商。

近年来，新能源汽车屡屡发生起火、自燃等动力电池安全事故，提升动力电池安全迫在眉睫。经过多年的发展，动力电池从最初的圆柱电池，发展到方形、软包电池，容量提升，形式多样。上篇中，上篇中，我们展示了岛津CT在正极材料和负极材料观测方面的应用。本篇我们将展示岛津CT观测各种成品电池和对电池原位充放电的实时观察。 成品动力锂电池CT的观察在成品动力锂电池检查中，CT检测可以发现动力锂电池内部缺陷，比如内部杂质、正负极扭曲变形、正负极片短路和正负极片的断裂等不良。在长期充放电使用及激烈碰撞后，这些不良容易造成电池短路，甚至可能造成新能源汽车自燃和爆炸。 岛津SMX-225CT FPD HR Plus微焦点X射线CT系统 CT检测是失效分析和产品工艺优化及品质控制的重要手段。通过对失效的动力锂电池进行无损检测，在不破坏失效动力锂电池结构的情况下获得真正失效原因。通过对动力锂电池的内部结构观察及尺寸测量，可以优化生产工艺、提高品质。 电池内部结构及缺陷观察目前动力锂电池电芯生产主要有卷绕和叠片两种制造工艺，对应的动力锂电池结构形式主要为圆柱和方形、软包三种，圆柱和方形锂电池主要采用卷绕工艺生产，软包锂电池则主要采用叠片工艺制造。圆柱锂电池主要以18650为主，方形锂电池外壳采用硬铝壳包装，而软包锂电池采用铝塑料包装。 运用CT对18650动力锂电池检测可观察内部正负极及隔离膜，因此内部变形及金属杂质可以清晰地被检测到。通过对正极极片展开，可观察到极片上的孔隙。图1给出了18650动力锂电池的CT图像。 图1 18650动力锂电池CT图像 图2是方形动力锂电池的CT扫描图像，外形尺寸为L150mm´W100mm´H26mm。 通过扫描半电池可以清晰地看到电池正负极片和杂质以及激光焊接部位的孔隙。甚至有机质的隔离膜也能够被观察到。 图2 方形动力锂电池CT图像 软包叠片动力锂电池的常见缺陷为极片开裂破损、有杂质及当封入外壳时负极变形等，CT检测是此缺陷观察必要手段。如图3所示。 图3 软包叠片动力锂电池CT图像 电池内部尺寸测量在电池生产中，尺寸质量控制的要求变得越来越复杂，无法使用传统的测量技术进行测量，更不可能对电池进行切割或破坏后再进行检测。此时，需要使用微焦点CT对电池内部缺陷及结构进行尺寸测量。从而能够评估产品制造过程和优化产品。 图4是18650动力锂电池在空电和满电状态下的电芯尺寸测试，通过比较发现满电状态比空电状态下的电芯尺寸膨胀了约0.2mm。这对电池研发人员设计很有帮助。 图4 18650动力锂电池空电和满电状态电芯尺寸测量 在方形动力锂电池中，满电时的极片厚度尺寸测量、正负极对齐测量和封装时电芯与外壳的距离等这些尺寸对电池生产厂家都有很重要的参考意义，如图5所示。 图5 方形动力锂电池尺寸测量 图6给出了软包动力锂电池中的孔隙及金属杂质尺寸测量，这些缺陷都可能会引起电池起火或自燃。 图6 软包动力锂电池尺寸测量 电池原位充放电循环中的CT观察通过对原位动力锂电池充放电试验，可以观察电池在循环充放电情况下的状态。X射线微焦点CT作为对动力锂电池充放电循环检查的重要一环，可以直观观察动力锂电池在不同状态下内部结构的变化，为研发及生产制造提供数据。 图7从2D截面图像和3D图像示出了100次、500次、1000次、1500次动力锂电池的充放电试验CT测试图像。从而观察到随着充放电次数的增加，动力锂电池由于内部产生的惰性气体的释放而不断膨胀。图7 动力锂电池充放电实验CT观察 通过以上案例展示，岛津X射线微焦点CT不仅可以观察动力锂电池正负极片材料内部微观结构，还可以观察成品动力锂电池的内部结构及缺陷。结合尺寸测量定量分析，为动力锂电池研发设计者及生产制造商提供帮助，优化生产流程及制造工艺，为新能源汽车提供安全保障。

近年来，新能源汽车屡屡发生起火、自燃等动力电池安全事故，提升动力电池安全迫在眉睫。经过多年的发展，动力电池从最初的圆柱电池，发展到方形、软包电池，容量提升，形式多样。 上篇中，我们展示了岛津ct在正极材料和负极材料观测方面的应用。本篇我们将展示岛津ct观测各种成品电池和对电池原位充放电的实时观察。 成品动力锂电池ct的观察 在成品动力锂电池检查中，ct检测可以发现动力锂电池内部缺陷，比如内部杂质、正负极扭曲变形、正负极片短路和正负极片的断裂等不良。在长期充放电使用及激烈碰撞后，这些不良容易造成电池短路，甚至可能造成新能源汽车自燃和爆炸。 岛津smx-225ct fpd hr plus微焦点x射线ct系统 ct检测是失效分析和产品工艺优化及品质控制的重要手段。通过对失效的动力锂电池进行无损检测，在不破坏失效动力锂电池结构的情况下获得真正失效原因。通过对动力锂电池的内部结构观察及尺寸测量，可以优化生产工艺、提高品质。 电池内部结构及缺陷观察 目前动力锂电池电芯生产主要有卷绕和叠片两种制造工艺，对应的动力锂电池结构形式主要为圆柱和方形、软包三种，圆柱和方形锂电池主要采用卷绕工艺生产，软包锂电池则主要采用叠片工艺制造。圆柱锂电池主要以18650为主，方形锂电池外壳采用硬铝壳包装，而软包锂电池采用铝塑料包装。 运用ct对18650动力锂电池检测可观察内部正负极及隔离膜，因此内部变形及金属杂质可以清晰地被检测到。通过对正极极片展开，可观察到极片上的孔隙。图1给出了18650动力锂电池的ct图像。 图1 18650动力锂电池ct图像 图2是方形动力锂电池的ct扫描图像，外形尺寸为l150mm´w100mm´h26mm。 通过扫描半电池可以清晰地看到电池正负极片和杂质以及激光焊接部位的孔隙。甚至有机质的隔离膜也能够被观察到。 图2 方形动力锂电池ct图像 软包叠片动力锂电池的常见缺陷为极片开裂破损、有杂质及当封入外壳时负极变形等，ct检测是此缺陷观察必要手段。如图3所示。 图3 软包叠片动力锂电池ct图像 电池内部尺寸测量 在电池生产中，尺寸质量控制的要求变得越来越复杂，无法使用传统的测量技术进行测量，更不可能对电池进行切割或破坏后再进行检测。此时，需要使用微焦点ct对电池内部缺陷及结构进行尺寸测量。从而能够评估产品制造过程和优化产品。 图4是18650动力锂电池在空电和满电状态下的电芯尺寸测试，通过比较发现满电状态比空电状态下的电芯尺寸膨胀了约0.2mm。这对电池研发人员设计很有帮助。图4 18650动力锂电池空电和满电状态电芯尺寸测量 在方形动力锂电池中，满电时的极片厚度尺寸测量、正负极对齐测量和封装时电芯与外壳的距离等这些尺寸对电池生产厂家都有很重要的参考意义，如图5所示。 图5 方形动力锂电池尺寸测量 图6给出了软包动力锂电池中的孔隙及金属杂质尺寸测量，这些缺陷都可能会引起电池起火或自燃。 图6 软包动力锂电池尺寸测量 电池原位充放电循环中的ct观察 通过对原位动力锂电池充放电试验，可以观察电池在循环充放电情况下的状态。x射线微焦点ct作为对动力锂电池充放电循环检查的重要一环，可以直观观察动力锂电池在不同状态下内部结构的变化，为研发及生产制造提供数据。 图7从2d截面图像和3d图像示出了100次、500次、1000次、1500次动力锂电池的充放电试验ct测试图像。从而观察到随着充放电次数的增加，动力锂电池由于内部产生的惰性气体的释放而不断膨胀。 图7 动力锂电池充放电实验ct观察 通过以上案例展示，岛津x射线微焦点ct不仅可以观察动力锂电池正负极片材料内部微观结构，还可以观察成品动力锂电池的内部结构及缺陷。结合尺寸测量定量分析，为动力锂电池研发设计者及生产制造商提供帮助，优化生产流程及制造工艺，为新能源汽车提供安全保障。

精工电子纳米科技有限公司成功开发了一款检测仪器，既可自动进行元素分析，又可在数分钟内快速检测出锂离子可充电电池和燃料电池的电极中可能掺杂的20μm左右的微小金属异物。此试验机将在9月7日-9日展出。 　　锂离子可充电电池和燃料电池中掺杂金属异物是导致电池的成品率及寿命缩短的重要原因。特别是锂离子可充电电池会发热，有可能引发起火。近年来，随着在汽车・ 电油混合汽车以及住宅方面的应用，电池也逐渐大型化，因此防止金属异物的掺入变得更重要了。所以，以电池厂商为中心，为了防止金属异物的掺入，进行了复杂的故障分析。 　　金属异物的掺入途径是通过活性物质[1]、分离器[2]等材料以及涂漆等生产工程中掺入等多方面原因。以往所进行的故障分析是把不良电池拆除，通过X射线穿透检查仪和显微镜检测出金属异物存在的地方，再使用扫描电子显微镜和X射线荧光分析仪等特定对象元素，然后推测掺入的途径。但是，这些方法由于仪器性能的限制，很难检测出50μm以下的金属异物，并且检测所需时间非常长也是问题之一。并且，由于使用别的仪器对检测出的异物进行元素分析，有可能找不到需要检测的地方。 　　最近SIINT把通过X射线穿透进行金属异物的检测和使用X射线荧光进行元素分析的两项技术相融合，开发了世界首台可检测并且分析20μm左右的微小金属异物的X射线异物检查仪。 　　把电极板和分离器、装在容器里的活性物质放到仪器里，选择检查顺序后，只需点击开始测量，从X射线穿透图像的拍照到金属异物的检测及其元素分析都可自动运行。并且，分析结果中包括样品中的金属异物个数和各个异物的组成及其尺寸、显微镜的观察图像都可输出。由于无需前处理并且完全自动，所以无论是谁都可以简单地进行故障分析・ 抽样检查。 　　X射线异物检测仪的主要特征： 　　1、可在数分钟内检测出A4大小样品中20μm左右的金属异物 　　例如要检测A4大小的电池电极中20μm左右的金属异物，以往的X射线穿透检查仪需要数小时以上的摄像时间※1。SIINT通过采用最新的X射线管球和检测器以及新图像处理技术，大大缩短了摄像时间，检测速度成功达到了以往的100倍以上。A4大小的电池电极可在3～6分钟内完成摄像、识别20μm左右的金属异物并自动检测。 　　2、元素识别速度大幅提升 　　对检测出的金属异物，自动使用X射线荧光法进行元素分析。本仪器配备了我司独自研发的高亮度X射线光学系统，20μm左右的金属异物的元素识别速度是以往仪器的10倍。 　　3、一体化的操作，提高作业效率 　　X射线穿透检查仪和元素分析仪以及显微镜都包含在一台仪器内，各个系统联合起来可全自动输出测量结果。因此，操作人员只需放置好样品，即可获得测量结果，大大提升了作业效率。 　　[1]活性物质：通过与电解质的化学反应，吸收电子或者放出电子的物质。吸收电子的活性物质称为正极活物质，放出电子的活性物质称为负极活性物质。 　　[2]分离器：用带有无数微小的孔的薄膜(聚乙烯：PE或者聚丙烯：PP)，把正极和负极绝缘起来。

p 　　由于安全问题而发生锂离子电池产品召回的案例日益增多。Li+的活性和高能量密度的特性，会给锂离子电池安全性带来较大的问题。目前，对锂离子电池的安全性能，尤其是一些潜在的微小结构缺陷所带来的安全隐患的筛查，检验方法和标准落后于锂离子电池技术的发展，评价方法和评价体系尚未适应锂离子电池安全性能评估的要求。有鉴于此，本文作者对国内外现有的一些具有代表性的标准进行了归纳和分析，以期为检测技术的发展提供参考。 /p p 　　 strong 1 电池安全性能检测标准简介 /strong /p p 　　目前，应用得较为广泛的国际标准是国际电工委员会(IEC)的锂离子电池标准。根据各自的需求，国际航空运输协会(IATA)、联合国危险货物运输专家委员会及国际民用航空组织(ICAO)等机构，也制定了相关的锂离子电池运输安全标准，并得到广泛应用。此外，一些国家及组织，如美国保险商实验室(UL)、美国电气及电子工程师学会(IEEE)和日本国家标准局(JIS)制定的关于锂离子电池的安全标准，也有广泛的影响。这些标准的检测项目相似，但是测试的条件有所不同。 /p p 　　应用较多、影响范围较广泛的国际标准有4个。联合国《联合国危险物品运输试验和标准手册》(UN38.3) /p p 　　和IEC62281:2012《运输中锂原电池和电池组及锂蓄电池和电池组的安全》均侧重于锂离子电池在运输中的安全测试和安全要求，主要针对锂离子电池在运输过程中的外部环境及机械振动进行模拟，试验项目包括高度模拟、温度试验、振动、冲击、外短路、撞击、过度充电和强制放电等8项，要求电池在测试过程中，应保证包装不脱落、不变形、无质量损失、不漏液、不泄放、不短路、不破裂、不爆炸且不着火。UL1642:2009《锂电池》适用于在产品中作电源用的一次(非充电的)和二次(可充电的)锂电池，标准的目的是减少锂电池在产品使用时着火或爆炸的危险。标准中关于电池的电性能测试，包括短路试验、不正常充电试验和强制放电试验 机械试验包括挤压试验、撞击试验、冲击试验和振动试验 环境试验包括热滥用、温度循环试验、高空模拟试验和抛射体试验等。试验要求，被测电池在试验过程中不起火、不爆炸、不漏液、不排气、不燃烧，且包装不破裂。IEEE1625:2008《笔记本电脑用可充电电池标准》和IEEE1725:2006《移动电话用可充电电池标准》主要是对便携式计算机和蜂窝电话用蓄电池的设计、生产和开发建立统一的准则，主要涉及电池和电池组有关的电子、物理结构、化学成分、加工流程、质量控制及包装技术等领域。相对于其他电池标准普遍重视电池或电池组的情况，上述标准分别对电芯、电池、主机节点、电源附件、消费者和环境等几个方面进行了综合性考虑。这两项标准均侧重于设计和制造过程，针对电池后期的使用问题，尤其是安全性问题涉及不多。 /p p 　　目前，国内外常用的锂离子电池标准列表归纳于表1。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/34f9e075-349d-4134-93b8-3c9ec7601566.jpg" title=" 003.jpg.png" alt=" 003.jpg.png" / /p p 　　 strong 2 现有标准的侧重点分析 /strong /p p 　　现行的主要标准可概括为以下几类: /p p 　　 strong 2.1 主要针对运输过程中的外部环境和机械振动 /strong /p p 　　如UN38.3、IEC62281:2012等，通过高度模拟、温度试验、振动、冲击、外短路和撞击等测试项目，模拟锂离子电池在运输过程中可能发生的危险，对于锂离子电池在使用过程中的安全问题涉及较少。 /p p 　　 strong 2.2 主要针对设计和制造过程 /strong /p p 　　如IEEE1625、IEEE1725等。以IEEE1725为例，标准将手机锂离子电池系统分为4个板块，即电芯、电池组、主机及电池充电器部分，全面明确地对电芯的设计、原材料、制造工艺和成品测试评估等进行了要求，为电芯乃至手机等通信产品的安全性提供可靠评估保障。上述标准主要针对电池的设计和制造过程，对于锂离子电池后期使用中的安全问题涉及不多。且诸如此类的IEEE锂离子电池标准，由于对象为不同设备中的锂离子电池的设计和制造，针对性较强，适用范围受到一定的限制。 /p p 　　 strong 2.3 主要针对锂离子电池电性能和安全性 /strong /p p 　　如UL1642、GB8897.4等，通过短路、不正常充电、强制放电试验挤压、撞击、冲击、振动、热滥用、温度循环、高空模拟试验及抛射体等测试项目，要求被测锂离子电池在试验过程中不起火、不爆炸、不漏液、不排气、不燃烧且包装不破裂。比较上述两类标准，此类标准的核心是锂离子电池的安全性，更注意温度导致的电池安全风险，但判定依据难以量化，只能用被测电池的爆炸、起火、冒烟、泄漏、破裂和变形等来区分，不利于检出可能存在潜在危险的电池。 /p p 　　 strong 3 现有标准的不足 /strong /p p 　　过充过程成为了导致锂离子电池发生不安全行为的危险因素:当发生过充时，由于发生了不可逆的化学反应，电能转变成热能，导致电池温度迅速升高，从而引发一系列的化学反应。尤其是当散热性较差时，往往导致比单纯的热冲击更严重的问题，可能发生电池起火，甚至爆炸。 /p p 　　根据对现有主要标准的分析不难发现，现有的标准对锂离子电池安全性能的检测方法和评判依据还显得不足。这些标准中，有部分是针对锂离子电池的外部环境和设计制造过程的标准 即便是针对安全性能的标准，也缺少明确的可量化衡量的检测方法和评判体系，尤其是爆炸、起火、冒烟、泄漏、破裂和变形等判断依据，过于宽泛。 /p p 　　迫切需要一种针对锂离子电池热效应及电池温度变化，可定量分析并判定安全风险的检测方法。近几年，国内外研究者在不断研究更科学、高效的检测方法和手段，其中通过对于热效应及电池温度方面的研究，取得不少进展。通过检测电池的表面温度，结合电化学模型，利用量热法计算得到电池充电过程中放出的热量和热传导系数，之后建立热效应理论模型，可模拟计算电池内部的温度，进而来描述电池的热行为。人们已经建立了多种类型的热效应模型，但采取的测温手段主要是传统的热电偶测温法。热电偶操作比较复杂，且只能有限布点，不能全面地掌握样品温度分布 同时，热电偶还带有延时性，不能及时反映锂离子电池的温度变化情况，不利于建立实时温度变化曲线。 /p p 　　在理论研究方面，目前，人们倾向于利用理论模拟的方法体现锂离子电池的热安全性能，并设计了很多模型，通过分析热性能来计算，得到锂离子电池在不同工作环境下的温度曲线。这些理论模型的原理是通过测量锂离子电池的表面温度来评价内部温度，再与利用热电偶等方式测出的温度进行比对，一方面说明理论模型的预判性和正确性 另一方面对安全性进行评价。理论模型的建立可以使学者对于锂离子电池的热效应有较全面的认识，但对于安全性能的检测和评价却不直观。 /p p 　　 strong 4 结束语 /strong br/ /p p 　　安全性能已经成为锂离子电池的一个重要指标，成为除成本因素外另一个制约锂离子电池应用的关键指标。由于锂离子电池的特性，在最初的使用阶段并不会显示出电化学行为的异常。这些潜在的缺陷给判断锂离子电池是否合格带来困难。本文作者归纳和总结了国内外常用的锂离子电池安全性能检测标准，通过分析发现，目前国内外对锂离子电池安全性的潜在风险缺乏检测方法和评判依据，未形成快速、有效的锂离子电池安全性检测方法或筛选方法。 /p p 　　随着消费者对锂离子电池电性能及安全性要求的日益提升，各电池制造商以及各国主管部门、行业协会等有必要对锂离子电池安全性能的检测手段进行研究，建立一套直观、快速、有效的检测方法，在现有标准体系的范围内，提高要求，进一步细化标准，明确判定依据，弥补现有锂离子电池检测标准和体系的不足，提高锂离子电池安全性能检测水平，保证锂离子电池行业的可持续发展，维护消费者在电池使用过程中的安全。 /p p 　　 span style=" color: rgb(127, 127, 127) " i 文章摘自Battery Bimonthly(电池)，2015，45(3)，（蔡春皓，段冀渊，寿晓立，杨荣静， 中华人民共和国上海出入境检验检疫局） /i /span /p

世界首台*1　使微小金属异物的快速检测及元素分析自动化 　　精工电子纳米科技有限公司(简称：SIINT，社长：川崎贤司，总公司：千叶县千叶市)是精工电子有限公司(简称：SII，社长：新保雅文，总公司：千叶县千叶市)的全资子公司，其主要业务是测量分析仪器的生产与销售。SIINT成功开发了一款检测仪器，既可自动进行元素分析，又可在数分钟内快速检测出锂离子可充电电池和燃料电池的电极中可能掺杂的20μm左右的微小金属异物。此试验机将在9月7日-9日的日本国内最大的分析仪器展「分析展/科学仪器展2011」(幕张Messe)展出。 X射线异物检查仪(样机) 　　锂离子可充电电池和燃料电池中掺杂金属异物是导致电池的成品率及寿命缩短的重要原因。特别是锂离子可充电电池会发热，有可能引发起火。近年来，随着在汽车・ 电油混合汽车以及住宅方面的应用，电池也逐渐大型化，因此防止金属异物的掺入变得更重要了。所以，以电池厂商为中心，为了防止金属异物的掺入，进行了复杂的故障分析。 　　金属异物的掺入途径是通过活性物质*2・ 分离器*3等材料以及涂漆等生产工程中掺入等多方面原因。以往所进行的故障分析是把不良电池拆除，通过X射线穿透检查仪和显微镜检测出金属异物存在的地方，再使用扫描电子显微镜和X射线荧光分析仪等特定对象元素，然后推测掺入的途径。但是，这些方法由于仪器性能的限制，很难检测出50μm以下的金属异物，并且检测所需时间非常长也是问题之一。并且，由于使用别的仪器对检测出的异物进行元素分析，有可能找不到需要检测的地方。 　　最近SIINT把通过X射线穿透进行金属异物的检测和使用X射线荧光进行元素分析的两项技术相融合，开发了世界首台可检测并且分析20μm左右的微小金属异物的X射线异物检查仪。 　　把电极板和分离器、装在容器里的活性物质放到仪器里，选择检查顺序后，只需点击开始测量，从X射线穿透图像的拍照到金属异物的检测及其元素分析都可自动运行。并且，分析结果中包括样品中的金属异物个数和各个异物的组成及其尺寸、显微镜的观察图像都可输出。由于无需前处理并且完全自动，所以无论是谁都可以简单地进行故障分析・ 抽样检查。 　　【X射线异物检测仪的主要特征】 　　1.可在数分钟内检测出A4大小样品中20μm左右的金属异物 　　例如要检测A4大小的电池电极中20μm左右的金属异物，以往的X射线穿透检查仪需要数小时以上的摄像时间※1。SIINT通过采用最新的X射线管球和检测器以及新图像处理技术，大大缩短了摄像时间，检测速度成功达到了以往的100倍以上。A4大小的电池电极可在3～6分钟内完成摄像、识别20μm左右的金属异物并自动检测。 　　2.元素识别速度大幅提升 　　对检测出的金属异物，自动使用X射线荧光法进行元素分析。本仪器配备了我司独自研发的高亮度X射线光学系统，20μm左右的金属异物的元素识别速度是以往仪器的10倍。 　　3.一体化的操作，提高作业效率 　　X射线穿透检查仪和元素分析仪以及显微镜都包含在一台仪器内，各个系统联合起来可全自动输出测量结果。因此，操作人员只需放置好样品，即可获得测量结果，大大提升了作业效率。 　　*1　敝司调查 　　*2　活性物质：通过与电解质的化学反应，吸收电子或者放出电子的物质。吸收电子的活性物质称为正极活物质，放出电子的活性物质称为负极活性物质。 　　*3　分离器：用带有无数微小的孔的薄膜(聚乙烯：PE或者聚丙烯：PP)，把正极和负极绝缘起来 　　本产品的咨询方式 　　中国： 　　精工盈司电子科技(上海)有限公司 　　TEL：021-50273533 　　FAX：021-50273733 　　MAIL：sales@siint.com.cn 　　日本： 　　【媒体宣传】 　　精工电子有限公司 　　综合企划本部 秘书广告部 　　【客户】 　　精工电子纳米科技有限公司 　　分析营业部 营业二科 　　TEL: 03-6280-0077(直线) 　　MAIL：info@siint.co.jp

作为人类活动的物质基础，能源就如一只扼住人类社会发展咽喉的手，我们的日常生活处处离不开能源的使用。而在这个能源有限的蓝色星球，能源的发展，能源和环境，能源的存储和再生，是全世界、全人类共同关心的问题。随着科学技术的不断发展，诸如多晶硅太阳能电池，电动汽车，生物质能等新能源技术如同雨后春笋般在我们的生活中流行开来，人们对便携式能源存储设备的需求比以前更加庞大，并继续保持指数级增长。 为了顺应这种潮流，电池技术的发展和生产变得越来越多样化，以满足人们对电池全面功效的需求。小到随身携带的电子设备，大到出行的交通工具，电池几乎遍布于我们生活的每一个角落。今天，小编就来给大家说道说道这小小电池世界里的大学问！ 步入有趣的电化学世界 在电池世界里面，首先要提到的就是使用普遍的且有着近150年发展历史的铅酸电池，其广泛应用于交通、通信、电力、军事、航海、航空等领域。从结构上来说，铅酸电池的电极主要由有毒的重金属铅及其氧化物制成，电解液是腐蚀性很强的硫酸溶液。铅酸电池在放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。 铅酸电池在耐用性、便携性和环保性方面有比较大的局限。一般深充深放电在300次以内，且有记忆，寿命在两年左右，并且电池内的液体在消耗一段时间后，如果发现电池发烫或者充电时间变短，就需要补充液体；同时，一般铅酸电池的重量是16~30公斤，体积较大，不易携带；此外，电池在生产过程或回收过程容易造成环境污染。 为了倡导可持续发展，对环境无毒害的绿色电池技术正在成为主流。最常见的有碱性电池和锂电池。碱性电池也称碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池，是锌锰电池系列中性能最优的电池品种，适用于需放电量大及长时间使用。相比铅酸电池，碱性电池在某些应用中被证明是一种更有效率和安全的替代品，因为它们不含有剧毒和腐蚀性的成分。 碱性电池在结构上采用了与普通电池相反的电极结构，采用二氧化锰与石墨粉的混合物为正极，锌和其他添加物为负极，增大了正负极间的相对面积，而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液为电解液，允许离子在两极间移动。特别是负极锌也由片状改变成粉末状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，所以电性能得以很大提高。 总的电池反应式为：Zn+MnO2+2H2O+4OH－=Mn(OH)42－+Zn(OH)42－ 碱性电池是成功的高容量干电池，也是最具性价比的电池之一。由于它的防漏性相当好，所以可被使用在任何环境。 最后来带大家来看看目前电子设备中流行最广泛的锂电池。锂系电池可分为锂金属电池和锂离子电池。由于金属锂非常活泼的化学性质导致的安全问题尚未完全突破，因此目前广泛使用的锂系电池均为锂离子电池，而非锂金属电池。 锂离子电池是一种充电电池。一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料，石墨为负极材料，使用非水电解质的电池。主要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作，实现能量的存储和释放。锂离子电池常见的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂等。在这里，我们拿拥有较好安全性的磷酸铁锂电池举例。 磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质。电池分左右两边，左边是橄榄石结构的LiFePO4组成的电池正极，由铝箔与电池正极相连，中间是把正、负极隔开的聚合物隔膜，锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过；右边是由石墨组成的电池负极，由铜箔与电池的负极相连。电池的上下端之间是电池的电解质，主要成分是六氟磷酸锂LiPF6，整个电池由金属外壳密闭封装。充电时，正极中的Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；放电时，负极中的Li+通过隔膜向正极迁移。 锂电池耐用性较强，消耗慢，寿命长，且无记忆，同时便于携带。虽然价格相对比较昂贵，但是非常绿色环保，是一款清洁的能源存储设备，是电池行业的发展趋势。 水分仪跟电池也能扯上关系？ 看完了上面对电池知识的普及，是不是有种回到了似曾相识的化学课堂的感觉？其实在电池生产过程中，还有一项指标对电池的性能和可制造性起到至关重要的作用，这就是电池的水分含量。有人会觉得匪夷所思了吧~ 拿碱性电池来说，电池正负极材料成分被混进一种黏性物质，形成并产生合适的形状以构造电池。黏性混合物必须符合严格而又精确的水分含量规定，如果水分含量过多，导电性就会变差，因而电池容量就会不足；反之，如果水分含量不足，电池就很难成形。 全国乃至全球许多的电池生产商都信任奥豪斯的水分测定仪用来测定电池中的水分含量。下面拿来自我国华东地区的一家生产磷酸铁锂电池的客户举例。据相关实验显示，锂电池循环性能及倍率性能与电极水分含量密切相关，当电极水分含量超过0.06%时，电池循环性能和倍率性能降低，放电比容量严重衰减，循环200周后容量衰减近40%，且电池内阻增大，电化学阻抗增加。同时，电池极片在实际生产中的专配环节也会吸收水分，导致其电化学性能衰减。【1】因此在锂电池的生产当中，电极材料需要极其严格地控制水分。 奥豪斯MB 120水分测定仪配有全新的加热腔设计，同时精确控制的卤素加热系统可快速升温并均匀加热，结合高精度称重传感器可确保样品水分测试可读性达到0.01%/1mg。客户在电池生产过程中，每次仅需对电极材料粉末取样3~5g，根据样品的特性选择合适的温度进行测定，很快就能显示精准而又稳定的测定结果。整个过程不仅大大提升了测量的准确性，更节约了时间并提高了产能。 奥豪斯的设备不仅能在实验室中提供快速和重复性的结果，而且也能在工业环境中提供值得信赖的日常测量服务。如果你有更多关于工业生产中原料及成品水分测定方面的疑难咨询，或正在寻求更专业细致的水分仪选型指导，请及时联系我们，我们专业的工程师们届时将会在第一时间为您提供最满意的解答！ 参考文献：【1】牛俊婷，孙琳，康书文，赵政威，马紫峰. 电极水分对磷酸铁锂电池性能的影响[J]. 电化学，2015，21(5)：465-470.

科学仪器供应商 Hiden Analytical 近期宣布，其四极聚焦离子束二次离子质谱(FIB-SIMS)成功应用于锂离子电池研究。其四极聚焦离子束二次离子质谱(FIB-SIMS)成功应用于锂离子电池研究。这项技术具有高灵敏度和分辨率，适合低质量锂检测，将大幅推进锂离子电池研究的进程。　　(图片来源：Hiden Analytical)　　现在，人们对电动汽车和便携式电子设备的需求日益增长，更加需要可靠、有效的储能系统。锂离子电池被视为有前景的解决方案，但只有深入了解电池内部的复杂过程，才能进一步提高性能和安全性。Hiden Analytical 的 FIB-SIMS 为这一挑战提供了强大的解决方案，使研究人员能够获得关于电池内部锂分布和浓度的重要信息。　　该研究展示了 Hiden Analytical 的 FIB-SIMS 在高灵敏度和高精度检测锂等低质量元素方面的能力。Hiden Analytical 的 FIB-SIMS 可与聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)无缝集成，为研究人员提供诸多优势，如相关成像、原位样品制备和三维元素分析。这样的组合有助于全面了解锂离子电池的微观结构，从而开发更高效、更安全的储能系统。该公司技术营销经理 Dr. Dane Walker 表示：" 很高兴看到 FIB-SIMS 技术在锂离子电池研究领域得到应用。这项突破表明，Hiden Analytical 致力于推进科学研究，为不断发展的储能市场提供尖端解决方案。"　　产业分析人士表示，锂电池检测主要应用在锂电池领域，受到锂电池产业快速发展带动，锂电池检测应用需求持续攀升，行业发展前景较好。在生产方面，我国众多企业布局在领域，市场竞争激烈，但国内产品目前主要布局在低端的单体电池领域，在高端的电池组领域仍依赖进口。未来随着终端对于锂电池要求提升，未来锂电池检测向高精度方向发展。关于Hiden Analytical（点击了解）　　Hiden Analytical 成立于1981年，位于英格兰沃灵顿。是世界著名的四极杆质谱仪及相关分析仪器的设计和生产者。客户多数都是工作在新技术研究的前沿，如等离子体、表面科学，致力为全球有关领域的研究者提供了最先进的技术手段，使其研究水平居于国际领先地位。产品

随着科技的日新月异，智能手机、清洁机器人、无人机、新能源汽车等已越来越多的走进人们的日常生活。作为能量与动力的重要载体 - 锂离子电池也在被越来越多的应用。锂离子电池的性能，直接决定了科技设备的续航时间、行驶里程、载荷能力和安全性等因素。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等四个主要部分组成，其中隔膜是核心关键材料之一，是制约电池安全性、循环寿命、电性能的关键组件。其中隔膜是核心关键材料之一，是制约电池安全性、循环寿命、电性能的关键组件。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。LLOYD材料力学试验机提供完整的锂电池隔膜力学性能测试，主要包括隔膜拉伸强度、延伸率、穿刺强度，剥离强度（涂层复合膜）等。同时LLOYD材料力学测试系统（Lloyd材料试验机）可以完成高精度的锂电池强制内短路测试，确保锂电池更加安全。今天我们首先来介绍阿美特克锂电池材料试验解决方案第一讲——锂电池隔膜拉伸测试。锂电池隔膜拉伸测试隔膜的主要作用是分隔电池的正、负极材料，防止两极接触而短路，同时还能使电解质离子通过其中。在厚度尽可能薄的前提下，需保证具有一定的物理力学强度，以满足隔膜在生产和使用过程中的种种环境。因电池生产工艺中，隔膜需要与正负极材料一同卷曲以形成我们常见的圆柱体或软包电池，足够的拉伸强度可保证隔膜在卷曲过程中不发生破裂，顺利成型。LLOYD隔膜拉伸测试采用气动夹具夹紧，在避免操作人员往复手动操作夹紧的同时，极大的提高了测试速度；同时气动夹紧排出了人为夹持过松导致的打滑现象，进一步的提高了数据稳定性。脚踏式开关可解放出操作人员的双手，以更方便和轻松的放置试样。同时为满足不同人员的操作习惯，还可通过气动辅具上的手动开关进行闭合、松开操作，为用户提供极大的便利性。拉伸试验可测定材料的一系列强度指标和塑性指标、弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标等。LLOYD 具有多种测试行程的主机可满足多类型隔膜的拉伸试验，同时还有单柱1400mm行程的机型可选，充分满足定制化需求的同时兼顾经济性。LLOYD材料力学试验机（Lloyd材料试验机）LLOYD（劳埃德）测试系统源自英国，是美国AMETEK（阿美特克）集团旗下产品。LLOYD材料试验系统专注于轻工检测，以读数级精度，高达8000Hz的单通道数据采样率，最高2032mm/min的测试速度广泛应用于世界500强企业中。LLOYD材料测试系统可准确、便捷的完成材料拉伸，压缩，弯曲，穿刺，剥离，撕裂，摩擦，蠕变，松弛，低频疲劳等多种测试项目。丰富的治具方案可在保证数据准确性的同时为用户提供极大的操作便利性。同时，作为测控系统的核心，专业的Nexygen Plus 操作软件广受广大用户的认可。软件自带庞大的国际标准库，除了ASTM, DIN, EN, ISO, JIS等国际标准，用户也可便捷的自建标准文件。

■ 自2018年下半年以来，新能源汽车屡屡发生起火、自燃等动力电池安全事故，严重影响了消费者对新能源汽车的使用信心。前不久，工信部就新能源汽车动力锂电池产品质量安全问题约谈了多家新能源公司，要求对已销售的产品开展自查自纠，针对产品质量问题提出对策，并对动力电池的研发、生产、检测和售后等各环节进行系统梳理和整顿优化。监管机构对于新能源行业的安全提出了更高要求，提升汽车动力锂电池安全迫在眉睫。 ■ 岛津X射线微焦点CT对汽车动力电池从正负极材料到装配好的电池都可以实行无损检测，观察正、负极材料内部结构，确认颗粒尺寸分布，助推研发和品质管控，也可以实现在充放电过程中进行原位测试，便于实行工艺优化和控制。 锂离子电池电极3D像 本文展示岛津CT在正极材料和负极材料观测和尺寸测量方面的应用，是为上篇。下篇将展示岛津CT在成品电池观测方面的应用，以及充放电时的原位观测。 ｜正负极材料CT观察｜ 汽车动力锂电池原材料现有主材主要有四种：正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。X射线微焦点CT对汽车动力锂电池原材料分析中，能够清晰观察正、负极材料内部结构及测量尺寸，轻松确认组成颗粒的大小、颗粒大小的变化和厚度等。而正、负极材料中的颗粒尺寸大小、物相是否均一、粉体粒径的大小及分布是否均匀决定了动力锂电池的性能，因此用X射线微焦点CT观察正、负极材料变得尤为重要。 岛津inspeXio SMX-100CT ｜正极材料观察及分析｜ 通过扫描一块长宽约为2mm的正方形的正极材料，得到MPR（多平面重建）图像（图1），可以观察出正极材料具有颗粒状结构。 图1 正极MPR图像 再通过软件对其尺寸测量，如图2所示，表明组成颗粒大小都约为20μm，再通过3D图像(图3)显示可以确认正极具有分层的结构。 图2 正极尺寸测量图像 图3 正极3D图像 ｜负极材料观察及分析｜ 同样通过扫描一块长宽约为2mm的正方形的负极材料，得到MPR（多平面重建）图像（图4），可以观察出负极材料具有鱼鳞片状结构。 图4 负极MPR图像 再通过软件对其尺寸测量，如图5所示，最大的石墨片长度约为100μm。图6所示是负极的CT图像3D显示效果。在该图中，石墨被涂成蓝色，以区别于黄色的铜箔。通过这种方式，可以通过3D显示效果来三维观察负极。 图5 负极尺寸测量图像 图6 负极3D图像 岛津微焦点X射线CT能够无损观察物品的内部结构。因此，可用于分析有缺陷的电池、比较合格和不合格的电池、比较充电或放电前后的电池状态、评估循环测试期间的电池内部结构的变化等。在此示例中，使用了inspeXio SMX-100CT微焦点X射线CT系统观察可充电锂离子电池中的电极，并进行颗粒尺寸测量，进而为工艺优化及质量控制提供科学可靠的指导。 撰稿人：黄军飞

手机爆炸、电动汽车行驶或充电过程中的火灾事故在生活中经常可见，让人们在享受锂电池带来的便利的同时，也担心其在安全方面的重大问题。如何降低这一风险？近日，中国科学技术大学教授孙金华、研究员王青松团队与暨南大学教授郭团团队研制出一款可植入电池内部的高精度光纤传感器。相关研究成果日前在线发表于《自然-通讯》。“这款高精度光纤传感器可以在1000摄氏度的高温、高压环境下正常工作，同步测量出电池热失控全过程内部温度和压力，为快速切断电池热失控链式反应提供预警手段。”王青松向《中国科学报》介绍。破解国际性科学难题手机、笔记本电脑、电动自行车、电动汽车中都有一个关键部件——锂离子电池。随着全球范围内能源危机的出现、“双碳”目标的驱动，锂离子电池产业迅速发展。然而，锂离子电池常常会发生爆炸，也就是热失控，这是威胁电池安全的“癌症”，是制约电动汽车与新型储能规模化发展的瓶颈。研究表明，电池热失控源于电池内部一系列复杂且相互关联的“链式反应”。“这可以从电池内部和外部两方面讨论。从内部来看，电池由正负极、电解液、隔膜等组成，其中电解液和隔膜都是易燃物，正负极和电解液在一定温度下又会产生化学反应，进而产生热量和可燃气体。也就是说，电池内部本身就是一个热不稳定的体系。”王青松说。从外部来看，电池在使用过程中容易出现各种外部滥用：电滥用，如过充、过放等；热滥用，如高温、局部发热等；机械滥用，如撞击、挤压等。这些外部滥用会造成电池内部材料发生一系列连锁化学反应，电池内部温度快速提升，最高可达800摄氏度，导致电池起火或爆炸。如何科学、及时、准确地预判电池安全隐患，是当前电池安全领域的国际性科学难题。为攻克这一难题，研究团队提出一种可植入电池内部的高精度光纤传感器，在国际上率先实现对商业化锂电池热失控全过程的精准分析与提早预警。《自然-通讯》的一位审稿专家评价道，“该研究有助于电池健康状态监测，并在不可逆损害前发出预警信号。”小巧光纤实时监测电池健康状态将光纤植入电池，并非王青松等人首创。因光纤传感器具备体积小、重量轻、耐受高温高压、耐受电解液腐蚀等优势，前人将其植入电池。但他们主要测量的是电池循环过程中的内部参数，从未涉足电池热失控监测领域。于是，王青松等人想将光纤植入电池内部，以监测电池热失控过程，并探索电池内部参数能否为电池热失控预警提供新思路。研究思路有了，做起来却非常难，因为现有的大多数光纤传感器无法在热失控过程中“幸存”。王青松解释说，电池热失控过程中，内部压力高达2MPa、温度高达500至800摄氏度，在这种高温高压的冲击下，光纤信号会中断，无法测得电池内部温度和压力数据。研究的关键是开发一款“健壮”的光纤传感器。他们与郭团团队联合攻关，多次改进光纤结构，开展热失控实验，反复修改和验证，最终通过对光纤进行套管保护，在保证内部信号传输的同时解决了光纤容易断的难题。“这款高精度光纤传感器总长度12毫米、直径125毫米，能够植入商业18650电池，实时监测电池热失控期间的内部温度和压力影响。”王青松向《中国科学报》介绍了光纤传感器的结构。相比现有的外部监测技术，内部光纤传感技术更具有及时性、灵活性。“就好比人们患病，当感知到疼痛时，往往为时已晚。这就像电池外部特征的变化一般都是滞后的。”王青松解释道，“而去医院体检，可以通过CT等看到内部器官变化，从而预知疾病的发生，并通过治疗手段阻止疾病进一步发展。但这种大型设备体积庞大，无法随时随地监测内部状态变化。如果在人体内植入芯片，就可以做到实时跟踪预警。就像在电池内部植入光纤传感器，可以做到实时监测预警。”值得一提的是，该研究通过解析压力和温度变化速率，首次发现温度和压力变化速率的转变点可作为电池热失控早期预警区间。该发现适用于不同电量的电池，能够在电池内部发生“不可逆反应”之前发出预警信号，保证了电池后续的安全使用。用于同时监测电池内温度和压力的FBG/FPI传感器工作原理适合大规模推行量产在王青松看来，光纤传感器尺寸小、形状灵活，具有抗电干扰性和远程操作的能力和适合大规模生产的标准制造技术，并且可以实现一根光纤在电池的多个位置同时监测温度、压力、气体组分、离子浓度等多种关键参数。光纤传感技术与电池的结合将在新能源汽车、储能电站安全监测等领域发挥重要作用。为此，研究团队将探索光纤传感器在大容量储能电池中的应用。“大容量储能电池热失控相比此次研究中的18650电池更加剧烈，并且其热失控特性和机理与小电池有所差异，这将是对我们研究的进一步考验。”王青松说。另一方面，团队将与电池制造商合作，希望在电池制作过程中植入光纤传感器，避免对电池二次破坏，加快光纤传感在储能和新能源汽车电池管理系统中的应用进程。相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41467-023-40995-3

随着手机、数码产品、电动汽车的普及，锂电池在人们生活中扮演着越来越重要的角色。随之而来，锂电池的性能和安全问题成为人们关注的焦点。除了某些外部因素如过充、火源、挤压、穿刺、短路等，以及在锂电池电极制造、装配等过程中的质量控制起到很大影响之外，主要影响因素来源于以下几个方面：（1）正极材料：当锂离子电池使用不当时，导致电池内部温度过快升高，造成正极材料中的活性物质分解和电解液的氧化，从而产生大量热量，使得电池过热，引起燃烧甚至爆炸。（2）负极材料：如果以金属锂做负极材料，电池经过多次充放电后容易产生锂枝晶，进而刺破隔膜，导致电池短路、漏液。目前常用嵌锂化合物作为负极材料，有效避免锂枝晶的产生，提高安全性。（3）隔膜与电解液：锂电池的电解液通常为锂盐（如六氟磷酸铝）与有机溶剂（如碳酸酯）的混合溶液，电池温度较高时下易发生热分解。锂电池的生产环节上游为原材料的开采、加工和冶炼环节；中游涵盖了正极材料、负极材料、电解液以及隔膜的生产；下游主要涉及电芯制造和Pack封装。各个环节都需要用到仪器分析以确保品质符合要求。 珀金埃尔默致力于提供专业、可靠的锂电池检测解决方案，助力锂电安全发展。元素分析方案正极、负极、电解液等锂电池关键材料中的元素含量对成品质量有重大影响，是锂电原材料质控的关键项目。Ni、Co、Mn、Li等常量元素的含量决定了正极材料的性能表现；杂质元素含量决定了锂电池安全等性能。1. ICP-MS应用锂电池的关键材料中的杂质元素的浓度，对电池的充放电性能起到至关重要的作用。通常情况下，金属元素杂质的分析可以采用ICP-OES方法，但由于其仪器原理的局限，无法满足部分浓度较低杂质元素的检测。ICP-MS检出限相比ICP-OES更低，能很好地解决这一问题。针对锂电池元素杂质分析，珀金埃尔默NexION系列ICP-MS具备如下优势：（1）采用AMS全基体进样系统，在线通入稀释气，配合大锥孔设计，有效解决高酸及高颗粒样品中易堵塞锥口的问题；（2）采用四极杆离子偏转器（QID）偏转四级杆，离子90度偏转，可以获得优异的基体耐受性、仪器稳定性以及更低的记忆效应；（3）单颗粒(SP)-ICP-MS技术有效检测铜颗粒、含铜颗粒的数量及粒径分布。2. ICP-OES应用除了锂电池关键材料中的杂质元素外，正极材料，尤其是三元材料中主量元素的比例直接决定了锂电池的性能表现。珀金埃尔默Avio系列ICP-OES除了可以检测杂质元素，还能针对主量元素进行准确测定，助力电池质量精准控制。Avio系列ICP-OES检测锂电池样品具有以下优势：（1）实时内标法带来0.1%的测试稳定性，非常适合主量元素测定；（2）专利的双向观测能同时满足测定高浓度与低浓度的需求；（3）电解液类含有机溶剂样品可稀释后直接进样；（4）独有的扣除光谱干扰功能，解决了ICP-OES分析复杂基体样品中的谱线干扰问题；(5）氩气消耗量低，节省成本。材料表征方案在锂离子电池发展的过程当中，需要大量信息来帮助我们对材料和器件进行数据分析，以得知其各方面的性能。1. 红外光谱应用傅里叶红外光谱技术（FT-IR）是锂电池研发过程中的一种重要的材料表征手段。它能提供化学键和官能团的具体信息，以确定氧化降解过程中影响锂电池性能的瞬时锂态和杂质情况。采用红外光谱和红外成像技术，可以表征粘结剂和隔膜材料在充放电过程中的化学键变化及劣化情况。珀金埃尔默红外光谱仪配备了一系列先进的创新设计，旨在为锂电池产品研发提供卓越的光谱分析能力。其中Spectrum 3系列还可以升级为具有衰减全反射（ATR）图像功能的 Spotlight™ 400红外成像系统，极小样本也能实现高分辨检测，并通过红外光谱数据可视化地展示材质成分。2. 热分析应用锂离子充电电池所使用的材料的耐热稳定性（热分解、产生气体等）测试非常重要。例如隔离材料，其结晶结构可左右电池性能。另外，如果在封装过程中使用了环氧类固化材料，则需要对其固化度进行检测。使用由热分析仪器与光谱及质谱等仪器联用组合而成的逸出气体分析系统，为您提供可获取材料正确信息的有效快速的分析方法。珀金埃尔默联用系统的应用优势：（1）DSC 8500采用功率补偿型设计原理，能真实直接测量能量和温度而非温度差；（2）DMA 8000自由旋转的测试头，可旋转180度，从而在任何合适的方位进行装样测试；（3）珀金埃尔默提供从色谱、质谱、光谱和热分析等全面产品支持，可将不同产品联合使用，充分利用各个仪器的优势，产生协同效技，达到单次试验，获得多个结果的目的。失效分析方案气相色谱及气相质谱可进行电解液（包括添加剂）成分分析、溶剂组分含量测定，以及石墨类负极材料有机物含量测试。可通过分析充放电后的电解液确认组成比例的变化及分解成分等，进而有助于判断电池失效的原因。珀金埃尔默Arnel® Model 4017可用于分析电池内部产生的气体，常见产气成分有H2、CO、CO2 等永久性气体以及CH4、C2H4、 C2H6 等烷烃类气体，从而推测电池的内部状态。珀金埃尔默产品在锂电材料检测中的应用概览扫描以下二维码，获取珀金埃尔默锂电池检测解决方案

锂离子电池”锂离子电池是一种二次电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子穿过隔膜在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，锂离子能量的存储和释放通过电极材料的氧化还原反应实现。锂离子电池主要由正极材料、隔膜、负极材料、电解液和其他材料组成。其中，隔膜在锂离子电池中起到阻止正负极直接接触的作用，并允许电解液中的锂离子自由通过，提供锂离子传输的微孔通道。锂离子电池隔膜的孔径尺寸、多孔程度、分布均一性、厚度直接影响电解液的扩散速率和安全性，对电池的性能有很大影响。如果隔膜的孔径太小，锂离子的透过性受限，影响电池中锂离子的传输性能，使得电池内阻增大；如果孔径太大，锂枝晶的生长可能会刺穿隔膜，造成短路或爆炸等事故[1]。场发射扫描电镜在锂电隔膜检测中的应用”使用扫描电镜可以观察隔膜的孔径尺寸和分布均匀性，还可以对多层和有涂覆隔膜的截面进行观察，测量隔膜厚度。传统的商业化隔膜材料多为聚烯烃材料所制备的微孔膜，包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）单层膜及PP/PE/PP三层复合膜。聚烯烃类的高分子材料绝缘不导电，并且对电子束非常敏感，高压下观察会导致荷电效应，高分子隔膜的精细结构也会被电子束损伤。国仪量子自主研发的SEM5000型场发射扫描电镜，具备低压高分辨的能力，可以在低压下直接观察隔膜表面的精细结构，并且不会对隔膜产生损伤。隔膜的制备工艺主要分为干法和湿法两类[2]。干法即熔融拉伸法，包括单向拉伸工艺和双向拉伸工艺，工艺过程简单，制造成本低，是锂离子电池隔膜生产的常用方法。干法制备的隔膜具有扁长状微孔（图1），但制备的隔膜较厚，且微孔均匀性差、孔径和孔隙率较难控制，组装后的电池能量密度低，主要应用于中低端锂离子电池。场发射扫描电镜在锂电隔膜检测中的应用”图1 干法拉伸隔膜/0.5KV/Inlens湿法即热致相分离法，将聚合物与高沸点溶剂等混合熔融，经过降温相分离、拉伸、萃取干燥、热处理定型等工艺制得微孔膜。与干法工艺相比较，湿法工艺稳定可控，制得的隔膜厚度薄、力学强度高、孔径分布均匀且相互贯穿（图2）。使用湿法工艺制得的隔膜虽然成本高于干法工艺，但组装后的电池能量密度高、充放电性能好，多应用于中高端的锂离子电池。结合国仪量子自主研发的孔径分析系统，可以对隔膜的孔径、孔隙率等特征进行快速自动化的分析（图3）。图2 湿法拉伸隔膜/1KV/Inlens图3 隔膜孔径分析/1KV/Inlens虽然聚烯烃类的隔膜广泛应用于锂离子电池中，但受材料本身力学性能、耐热性及表面惰性的限制，单纯的聚烯烃隔膜无法满足锂离子电池高安全性和高性能的要求。为此，需要对聚烯烃隔膜进行表面改性，以提高其力学性能、耐热性及与电解质的亲和力。其中，目前最常使用的方法就是对隔膜进行表面物理涂覆[3]。无机陶瓷材料（图4）具有耐热性好、化学稳定性高的特点，并且表面的极性官能团有利于改善聚烯烃隔膜对电解液的浸润性，故其常作为涂覆颗粒以增强隔膜的耐热性和电化学性能。图5为经无机陶瓷颗粒涂覆后隔膜的陶瓷面的表面形貌。图4 氧化铝陶瓷粉末/5KV/BSED图5 陶瓷涂覆隔膜/1KV/Inlens

第十五届深圳国际电池技术交流会/展览会，即将在深圳国际会展中心隆重举办。 凯尔测控是一家专注于电池检测仪器研发和生产的高新技术企业，携专为电池领域研发的检测设备亮相展会现场,欢迎各位莅临我们的展台，期待现场与您共同探讨电池技术的前沿动态和未来发展趋势。参展信息■ 展会时间：2023年5月16日～18日■ 展会地点：深圳国际会展中心 （深圳市宝安区福海街道展城路1号）■ 凯尔展位：1号馆 1B065 此次CIBF2023深圳国际电池展集中展示全球动力电池、储能电池、3C电池、充换电设备及配套设施、氢能及燃料电池、各种电池材料、制造设备、动力及储能系统解决方案，重点展示近两年来我国在各种新能源乘用车、客车、物流车、载重卡车、船舶等用动力电池、燃料电池和储能领域的一系列成果。展品“剧透”1极片电阻率分布测试系统 可进行极片电阻率测试，评估电池极片材料的导电性能和适用性，以确定其在电池中的性能和稳定性。极片材料需要具有良好的导电性能，以确保电池的电流传输和充放电效率。产品介绍■ 双电极开尔文四线法测量极片整体电阻 (率) ，更接近电池内电流真实传输路径。■ 初始厚度分布图、电阻分布图、接触厚度分布图、电阻率分布图一建导出。■ 自动生成测试报告。2微型电磁式动态力学试验系统 可进行电池隔膜穿刺试验，穿刺测试用于评估电池隔膜抗刺穿性能的测试方法。模拟电池在使用过程中可能发生的温度变化、碰撞、机械应力等情况，以评估其是否会发生短路、爆炸等安全问题。3微型多尺度原位力学试验系统 可进行电池隔膜涂层剥离试验，用于评估电池隔膜涂层材料的粘附性能，以确定其适用性和耐久性。 还可进行电池隔膜拉伸试验，用于评估电池隔膜材料的拉伸强度和延展性，以确定其适用性和耐久性。更多展品，现场揭晓！2023年5月16日~18日第十五届深圳国际电池技术交流会/展览会CARE与您相约1B065欢迎各位的莅临，我们不见不散!

聚合物锂电池是在原有钢壳、铅壳电池的基础上发展起来的第二代锂离子电池，以其更轻、更薄、能量密度更高的特点，受到国内外通讯终端厂商及设计公司的青睐。聚合物锂离子电池与液态锂离子电池最根本的区别在于二者所采用的电解质不同。聚合物电池的电解质从外观上看为固态，称为聚合物固体电解质。这种电解质是一类处于固体状态，但能像液体那样溶解支持电解质，并能发生离子迁移现象的高分子材料。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，电池工作原理也基本一致。 随着通讯技术的飞速发展，手机彩屏技术、彩信技术、蓝牙技术及摄像技术相续出现，对电池的容量、体积、重量及电化学性能等指标提出了更高的要求，传统的液态锂电已越来越不能适应新的需求。新型聚合物锂离子电池的出现，迎合了这一需求。电池安全性一致性要求的不断提升，给诸多精密检测设备应用于锂电池制造提供了良好的发展机会。AKF-BT2015C是国产第一台带卡式加热炉的电池水分测定仪，由上海禾工科学仪器有限公司研发生产，禾工AKF-BT2015C从而为锂电池企业提供一套完美的锂电池水分检测解决方案。AKF-BT2015C锂电池水分仪测量原理：样品称量后放置在加热炉内，试样中的水分在高温下蒸发，用惰性气体将水蒸气送至滴定池内，以卡尔费休库仑法测定其水分，卡式加热炉采用瓶式加热技术。 AKF-BT2015C锂电池水分仪国内百家锂电池生产企业用户共同之选，累计销售量数千台，电解液、正负极材料、极片、电池粉末等固体、液体样品轻松检测。低于进口同类产品30%。

纤维锂离子电池为智能织物等各种可穿戴电子产品提供能源供给。批量生产柔性、安全和可清洗的纤维电池线轴，是推动便携式和可穿戴电子产品发展的关键。目前，主流研究方向是制造直径为数十至数百微米的纤维锂离子电池，然而迄今为止，研制的纤维电池只有几厘米长，且整个电池能量密度低，大规模生产长纤维高性能锂离子电池仍然是一个挑战。近期，科技部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）受托管理的国家重点研发计划“纳米科技”重点专项“新型纤维状储能器件的重大科学技术问题”项目取得重要研究进展。复旦大学科研团队经过协同攻关，将钴酸锂正极和隔膜包裹的纤维负极扭在一起制造出不同长度的纤维锂离子电池，并发现电池的内阻随着长度的增加而减小。研究团队将纤维锂离子电池编织成大面积纺织品，将其集成到日常服装中，破坏性实验证明，经各种方式折叠或被汽车碾压后，该电池未发生燃烧或爆炸，即使经机器清洗或被刀片刺穿后，仍可继续为平板电脑充电，呈现出良好的安全性能。此外，将该纤维锂离子电池纺织品制成保健夹克，用于个人实时健康管理，对接受康复体育锻炼的囊性纤维化患者、骨髓瘤或肝硬化患者的早期诊断具有一定效果。该研究成果有望实现高性能纤维锂离子电池的大规模生产，为下一代智能纺织品、生物医学和商业可穿戴设备开辟一条全新的路径。相关研究成果于2021年9月发表在Nature上。

作者：甘露雨 1,2 陈汝颂 1,2潘弘毅 1,2吴思远 1,2禹习谦 1,2 李泓 1,2第一作者：甘露雨（1996—），男，博士研究生，研究方向为锂离子电池安全性，E-mail：ganluyu@qq.com；通讯作者：禹习谦，研究员，研究方向为高比能锂电池关键材料、电池先进表征与失效分析，E-mail：xyu@iphy.ac.cn。单位： 1. 中国科学院物理研究所，北京 100190；2. 中国科学院大学材料科学与光电技术学院， 北京 100049DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0047摘 要 作为新一代电化学储能体系，锂离子电池在消费电子产品、交通动力系统、电网储能等领域具有重要的应用价值。然而，在锂离子电池的商业化进程中，安全性事故时有发生，影响了锂离子电池的大规模应用。本文从电池安全性的三个研究尺度：材料、电芯、系统，综述了与之对应的重要研究方法，其中每个尺度均包括基于物理样品的实验方法和基于计算机数学模型的模拟方法。本文介绍了这些方法的基本原理，通过典型案例展示了这些方法在安全性研究中的适用场景和作用，并探讨了实验和模拟方法之间的联系，着重介绍了材料热分析、材料加热过程中结构分析、电芯加速度量热分析、电芯安全性数值模拟等方法。基于对多尺度研究策略的系统综述，认为安全性研究需要在各个尺度联合同步开展。最后，展望了下一代锂电池，如固态电池、锂金属电池等，可能面临的电池安全性问题。这些新体系的安全性研究仍处于早期，其材料和验证型电芯的安全性研究是当前阶段值得关注的重要课题。关键词 锂离子电池；安全性；实验方法；数值模拟；固态电池；锂金属电池锂离子电池的研究始于1972年Armand等提出的摇椅式电池概念，商业化始于1991年SONY公司推出的钴酸锂电池，经历超过三十年的迭代升级，已经成熟应用于消费电子产品、电动工具等小容量电池市场，并在电动汽车、储能、通信、国防、航空航天等需要大容量储能设备的领域中展现出了巨大的应用价值。然而，自锂离子电池诞生开始，安全性便一直是限制其使用场景的重要问题。早在1987年，加拿大公司Moli Energy基于金属锂负极和MoS2正极推出了第一款商业化的金属锂电池，该款电池在1989年春末发生了多起爆炸事件，直接导致了公司破产，也促使行业转向发展更稳定地使用插层化合物作为负极的锂离子电池。如图1所示，锂离子电池进入消费电子领域后，多次出现了因电池火灾隐患而开展的大规模召回计划，2016年韩国三星公司的Note7手机在全球发生多起火灾和爆炸事故，除了引起全球性的召回计划外，“锂电池安全性”再次成为广受关注的社会话题。在电动交通领域，动力电池的安全性事故伴随着新能源汽车销售量的提升逐渐增加，据统计，中国在2021年有报道的电动车火灾、燃烧事故超过200起，电动汽车安全性成为消费者和电动车企最关心的问题之一。在储能领域，韩国在2017—2021年期间发生了超过30起储能电站事故，2021年4月16日北京大红门储能电站爆炸事故除导致整个电站烧毁外还造成2名消防员牺牲、1名员工失踪。随着锂离子电池的应用场景日益扩大，其安全性在工业界和学术界均引发了广泛的讨论和研究。图1 锂离子电池近年引起的安全事故在锂电池发展的早期阶段，产业界和学术界更关注锂电池发生安全性事故的本质原因，基于长期的认识积累，锂电池发生安全事故的本质可以总结为：电池在过充、过热、撞击、短路等异常使用条件下温度异常升高，引发内部一系列化学反应，引起电池胀气、冒烟、安全阀打开，同时这些反应会大量释放热量使整个电池温度进一步升高，最终各个化学反应剧烈发生，电池温度不可控地迅速上升，引起燃烧或爆炸，导致严重的安全事故，这一过程也被称为电池的“热失控”。电池从异常升温到热失控过程中存在多个重要的化学反应，它们与温度的对应关系如图2所示。图2 锂离子电池热失控的诱发机制随着锂离子电池的广泛应用，关于锂离子电池安全性的研究逐渐深入，从早期简单的描述现象和定性预测，发展为在多个尺度、采用多种手段研究安全性机理，基于精准测量和数值化模型准确预测电池安全性表现，最终提出应用化解决方案的综合性研究策略。如图3所示，目前对于电池安全性的研究一般从理解锂离子电池电芯的热行为出发，包括利用各类滥用条件测试确定电池的安全使用极限和失效表现，利用绝热量热等手段具体分析电池的热失控行为和特征温度，以及利用热失控数值模拟方法模拟电池的热失控表现；在认识电芯热行为的基础上，需要深入材料本质，利用热分析、物质结构和化学成分分析、理论计算等方法理解电芯发生热失控在材料层面的反应机制，从而为设计制造高安全性的电池提供基础理论的指导；此外，电芯作为电池系统的基础，其热失控行为的精准测量和准确模拟也为在系统层面设计更高安全性的电池系统和管理预警方案提供了理论指导。本文从材料热稳定性、电芯热安全性和大型电池系统热安全性三个尺度介绍安全性研究策略，着重介绍几种实验和模拟方法。基于商用体系锂离子电池的研究策略和成果，进一步探讨了这些方法对于产学研各界研发下一代锂电池所具有的重要意义。图3 锂离子电池安全性研究策略1 材料热稳定性研究锂离子电池发生热失控的根本原因是电池中的材料在特定条件下不稳定，从而发生不可控的放热反应。目前商业化使用的电池材料中，与安全性关系最密切的主要是充电态(脱锂态)过渡金属氧化物正极、充电态(嵌锂态)石墨负极、碳酸酯类电解液和隔膜，其中前三者在高温下均不稳定且会发生相互作用，在短时间内释放大量的热量，而现行常用的聚合物隔膜则会在140～150 ℃熔融皱缩，导致电池中的正负极直接接触，以内短路的形式快速放热。研究人员自20世纪末开始进行了大量材料热稳定性的研究工作，发展了以热分析认识材料热行为，结合形貌、结构、元素成分和价态表征综合研究内在机理的研究方法。近年来计算材料学的发展也为从原子尺度模拟预测材料的稳定性提供了新的方法和手段。1.1 热分析方法热分析是最直接和直观认识材料热行为的方法，指在一定程序控温(和一定气氛)下，测量物质的某种物理性质与温度或时间关系的一类技术。对于电池材料来说，一般关注其质量、成分、吸放热行为随温度的变化关系。质量与温度的关系可通过热重分析获得，吸放热与温度的关系可通过差示扫描量热法获得，TG和DSC可以设计在同一台仪器中同步测试，该种方法又被称为同步热分析。TG、DSC、STA等仪器通常采用线性升温程序，通过热天平、热流传感器等记录样品的质量、吸放热变化，由于发展时间较早，测试技术和设备工程化水平较为成熟，已成为认识材料稳定性最重要的测试手段之一。基于热分析结果可以确定材料发生相变、分解或化学反应的起始温度、反应量和放热量，但在锂离子电池中，往往更关心充电态材料在电解液环境下的稳定性和反应热。良好的热稳定性是电池材料进入应用的必要条件，而产热量和产热速度则影响电池热失控的剧烈程度。用于常规热分析样品的坩埚一般为敞口氧化铝材质或开孔的铝金属材质，为了研究材料在易挥发电解液中的热表现，需要使用自制或设备厂商专门提供的密封容器。Maleki等通过STA系统研究了钴酸锂/石墨圆柱电池中各种材料的热分解行为，由于电解液采用高沸点的EC溶剂，所以仅在敞口容器中便可以测试，研究发现全电池截止电压4.15 V时，脱锂态钴酸锂在178 ℃发生分解，产生的氧气和电解液反应释放大量热量，释放的能量达到407 J/g，嵌锂态负极的SEI会优先分解，温度在125 ℃之前，之后会出现持续的放热反应，释放能量为697 J/g，而当负极发生析锂后释放能量会上升到827 J/g，这一结论有力支持了近年来析锂电池安全性下降的报道。Yamada等利用DSC确认了充电态磷酸铁锂(LiFePO4)的稳定性很好，与电解液的反应温度大于250 ℃，放热量仅为147 J/g，显著低于层状氧化物材料。Noh等利用密封容器系统研究了不同Ni含量的三元正极材料Li(NixCoyMnz)O2，比较热分析结果发现脱锂态三元材料的热稳定性与Ni含量呈现负相关性，且在x0.6之后加速下降。材料经过改性后，其稳定性需要通过热分析进行确认，研究人员基于DSC发现核壳浓度、包覆等方法均能不同程度地提高正极材料的热稳定性。需要注意的是，热分析的数据质量与实验条件、样品制备方法密切相关，目前并没有严格一致的测试规范，文献中不同单位之间的测试结果横向对比性很差，很多电池材料的热稳定性尚缺乏准确定量的结论。除了DSC、TG外，还有一类特殊的热分析方法是利用加速度量热仪研究反应的起始温度。与常规热分析采用线性升温不同，ARC使用的升温程序是加热-等待-检索模式，即步进式地在每个温度点保持恒温，如果检索程序发现样品的升温速率超过0.02 K/min，则通过同步样品的升温速率保持样品处于绝热状态，从而跟踪样品的自加热升温过程，否则开始加热至下一个温度点进行恒温、检索。不难发现，ARC获取的是样品近似热力学上的失稳温度，由于检测精度高，获得的失稳温度往往比DSC、TG等方法获得的低很多。Dahn课题组基于ARC测试了大量材料-电解液体系的反应起始温度，基本均低于DSC数据中的放热主峰。事实上，Wang等在低升温速率的DSC测试中也发现充电态材料与电解液的放热起始点远早于剧烈的放热峰。这些信息表明材料失稳到完全失控的过程并不是突变式的，整个体系动态演变的过程仍然缺乏深入的研究认识。图4 (a) DSC基本原理；(b) 脱锂态正极-电解液的DSC测试结果1.2 物相分析技术电池材料在升温过程中发生相变和化学反应，其形貌、结构、成分和元素价态都有可能发生变化，这些变化需要基于对应的方法进行表征分析，如利用扫描电子显微镜观察材料热分解前后的形貌变化，利用X射线衍射和光谱学研究材料结构和元素价态演变。由于材料热分解和热反应存在显著的动力学效应，在加热过程中原位测试可以最大程度地还原物相变化的真实过程。目前较为成熟的原位表征技术主要有两类：一类是与热分析仪器串联使用的质谱、红外光谱等，可以实时监测物质分解产生的气体类型，判断材料加热过程中化学组成的变化；另一类是原位X射线衍射技术，通过特制的样品台，可以在升温过程中实时、原位测定材料的结构变化，目前全球多数同步辐射光源和一些实验室级的X射线衍射仪上都可以实现原位变温XRD测试。Nam等利用变温XRD发现脱锂态LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构在350 ℃向尖晶石转变，而加入电解液后该转变温度会下降至304 ℃。Yoon等在LiNi0.8Co0.2O2中发现了类似的规律，并发现MgO包覆可以改善脱锂态正极在电解液中的相变。图5展示了变温XRD和MS的联用技术，系统研究了不同Ni含量的脱锂态NCM三元正极在升温过程中的结构和成分变化，研究发现三元正极失稳释放氧气的过程与结构在高温下转化为尖晶石相的行为直接对应，且这一过程的起始温度随镍含量的上升显著下降，NCM523的起始相变温度约为240 ℃，NCM811则小于150 ℃，从体相结构的本征变化解释了高镍正极在电池应用中热安全性差的原因。以上工作都是基于同步辐射光源实现的，由于同步辐射提供的光源质量高、扫谱速度快，更适用于研究与时间相关的动力学问题。除此之外，近年来基于X射线谱学以及拉曼光谱实现同步表征的方法均有所发展。结合通过热分析手段观察得到的材料热行为信息，并对升温过程中材料物相变化的研究，可以更深刻地理解材料演变以及电池体系热失稳的动力学过程，为材料的安全性改良提供理论指导。图5 基于原位XRD和质谱对镍钴锰酸锂结构稳定性的研究1.3 计算材料学基于材料原子结构计算预测材料的全部性质是计算材料学家的终极追求。材料的热力学稳定性可以基于密度泛函理论计算。DFT中判断材料稳定性的依据是反应前后的能量差ΔE是否小于0，如果ΔE小于0，反应能发生，则反应物不稳定，反之同理。Ceder等在1998年就计算了LiCoO2脱锂过程结构相变的过程，计算结果与实验结果吻合良好。然而目前大多数热力学计算不考虑温度效应，且热力学只能作为反应进行方向的判据，无法预测反应速率等动力学问题，考虑温度和动力学计算则需要使用成本较高的分子动力学、蒙特卡洛或者过渡态搜索方法。相对于材料本身的稳定性，计算材料学对于计算预测两种材料间的界面稳定性存在一定优势。Ceder等计算了不同正极和固态电解质之间的稳定性，为选取界面包覆的材料提供理论指导。Cheng等利用AIMD模拟Li6PS5Cl|Li界面，发现界面副反应会持续发生，材料界面之间的副反应是自发发生的，与通常认为的界面钝化效应有所差异。此外，正极材料中的相变析氧、过渡金属迁移等问题的计算模拟也都处于初期开发阶段，仍需持续探索。总的来说，目前阶段材料层级的理论模拟技术与实验技术的差距仍然较远，需要研究人员的持续努力。2 电芯热安全性研究电芯指电池单体，是将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置，通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子。电芯的热安全性特征是电池工业界最关注的内容之一，它是电池材料热稳定性的集中表现，也是制定规模化电池系统安全预警和防护策略的基础。由于电芯内部具有一定的结构，其安全性会呈现一些在纯材料研究中不被讨论的特点，使得电芯安全性具有更广泛的外延和认识角度。工业上一般通过滥用实验来研究和验证电芯产品的安全性，近年来基于扩展体积加速度量热仪(又称EV-ARC)的安全性测试方法有较快发展，此外电芯安全性模拟方法也从早期的定性分析发展到可以准确仿真预测热失控进展的水平。2.1 滥用测试国际电工委员会(IEC)、保险商实验室(UL)和日本蓄电池协会(JSBA)最初定义了消费电子产品电芯的滥用测试，模拟电芯工作可能遇到的极端条件，通常分为热滥用、电滥用和机械滥用。常见的热滥用为热箱实验，电滥用包括过充电和外部短路实验，机械滥用包括针刺、挤压、冲击和振动等。企业和行业标准一般将电池对滥用测试的响应描述为无变化、泄漏、燃烧、爆炸等，也可基于附加的传感器和检测系统记录温度、气体、电压对滥用的响应。电芯通过滥用测试的标准是不燃烧、不爆炸。锂电池应用早期研究人员大量研究了电池对各类滥用测试的响应与使用条件、材料体系、充电电量等的影响，提出了各类滥用机制引发电池热失控的机理。滥用测试中最难通过的项目是针刺测试，近年来关于针刺测试的存废引起了较大争议，但提高电芯的针刺通过率仍是锂电池安全性研究的重要课题之一。由于滥用测试针对的是商用成品电芯和贴近真实的使用条件，目前更多作为电池行业的安全测试标准而非研究手段。2.2 EV-ARC测试早期的ARC只适用于研究少量材料样品的热失控行为，Feng等发展了利用EV-ARC研究大体积电芯绝热热失控行为的方法，研究的方法原理和结论如图6所示，由于EV-ARC的加热腔更大，所以需要更精准的控温技术和更严格的校准方案。基于EV-ARC测试可以定量标定出电芯热失控的特征温度T1、T2和T3，分别对应电芯自放热起始温度、电芯热失控起始温度和电芯最高温度，为评价电芯安全性提供了更精确定量的评价指标，标准化的测试条件可以帮助建立统一可靠的电芯热失控行为数据库，分析了不同体系电芯的热失控机理。Feng等利用EV-ARC首次提出正负极之间的化学串扰会引起电芯在不发生大规模内短路的情况下热失控，说明脱锂正极释氧是现阶段影响电芯安全性的关键因素。Li等研究快充后的电芯发现快充析锂导致T1大幅下降，说明析锂同样是电芯安全监测中需要重点关注的问题。以上这些问题都是在常规的滥用测试中难以定量验证的。图6 基于EV-ARC对电芯热失控的研究相比于普通的加热滥用实验，EV-ARC实验环境的温度由程序精确控制，获得的测试结果重复性更好、数据可解读性更高，近年来已成为评价和研究电芯安全性的重要手段。然而EV-ARC模拟的绝热热失控环境与真实的电池滥用工况仍有所差异，评价电芯的实际安全性仍需大量模拟真实严苛工况的测试手段。2.3 高速成像技术为了更直观地理解热失控过程中电池内部物质、结构的演化，研究人员发展了结合红外测温以及原位针刺等辅助功能的透射X射线显微方法如图7(a)～(c)所示。由于热失控往往是在极短的时间内发生剧烈的反应，同时伴随剧烈的物相、结构变化。这一特点给TXM表征方法提出了相当高的时间分辨率的要求。实验室X光源能够发射出的X射线光电子数量有限，采集一组TXM影像数据需要较长的时间。为了观察剧烈变化的热失控过程，Finegan等在欧洲同步辐射实验室(ESRF)使用同步辐射光源将TXM的曝光时间降低至44 μs，配合针内预埋的热电偶温度传感器，实现了对针刺发生时电池内部形貌与刺入点温度的同步监控。该团队利用这种手段研究了刺针纵向与径向刺入18650商业圆柱电池时电池内部热失控行为的差异。Yokoshima等采用实验室光源进行连续实时的透射X射线照相技术，也得到了软包电池在针刺过程中结构随时间变化的一组透射投影图。该方法以4 ms的时间分辨率较为清晰地观察到了针刺入软包电池后电池内部每一层材料的形变过程，以及针刺深度与热失控程度的对应关系。图7 基于X射线成像技术对电芯热失控的研究由于透射投影图只能反映某一方向上二维的信息，如果要对真实三维空间中物质的分布做精确地定量，需要借助计算机成像技术。如图7(d)所示，Finegan等利用同步辐射光源X射线高亮度的特征，在欧洲同步辐射装置(ESRF)的线站上搭建了一套集合原位红外加热、红外测温与高速CT的装置。使用红外加热，实现在线的18650电池升温，同时进行连续的X射线CT成像。连续扫描的TXM投影图能够反映极高时间分辨率的热失控电池内部情形。基于每500张TXM重构得到1个X射线CT结果能够达到2.5帧每秒，实现了一定时间分辨率的电池内部空间分布成像。通过CT结果能够清晰地看到热失控过程中各个阶段的电池材料变化，如电极活性物质层破损、铜集流体融化再团聚等。结合TXM技术获得的投影图和高速X射线CT结果，可以清晰认识热失控过程中电池内部不同位置各个材料的反应、产气、结构破坏等失效行为。另一方面，配合诸如针刺、红外加热、挤压、拉伸等原位实验，可以帮助研究与理解电池的各类宏观失效行为。2.4 电芯热失控数值模拟电芯安全测试的维度广、涉及的测试项目多，通过实验评价电芯安全性需要大量样品和时间成本。同时，产品级电芯的研发周期长、成本高，安全性评估往往处于电芯研发周期的后端。通过数值模拟方法预测电芯安全性测试表现可以大幅度降低实验成本，且在产品研发的前期便对体系的安全性做出判断，大大提高研发效率。电芯热失控数值模型的核心是准确描述电芯热失控过程中的化学反应及吸放热量，从而基于能量守恒模拟电池温度在不同条件下的动态变化。化学反应的吸放热一般通过Arrhenius公式描述 (1)式中，图片指反应的产热量；图片为反应物的质量；图片为反应单位质量的吸放热；α为反应的归一化反应量；图片为机理函数；图片为反应的指前因子；图片为反应活化能。通过热分析实验可以测定求解以上参数，这也是热分析动力学的基本问题。电芯升温过程中内部会发生多个反应，它们对电芯升温的贡献可以看作线性叠加，通过准确描述所有反应即能较为精准地预测电芯在不同条件下的温度变化行为 (2)上述方程中，图片为电芯密度；图片为等压比热容；图片、图片、图片为电芯中沿各个方向的热导率；图片为对所有化学反应的产热速率求和；图片为电池与环境换热所引起的能量变化。预测温度变化需要求解二阶含时偏微分方程，如果认为电池中的反应和空间无关，电芯温度均匀上升且电芯体系与外界无热交换，也可简化为一阶微分方程 (3)基于该理论，Hatchard等将电池中主要的化学反应总结为SEI分解、负极-电解液反应、正极-电解液反应、电解液分解反应，计算了方形和圆柱电芯在热箱中的热行为。Spotnitz等总结了早期文献中的反应动力学参数，并基于均一电芯模型系统预测了不同材料体系的电芯在各类滥用测试中的表现。通过理论模拟，可以仅基于少量小规模实验数据对实际电芯的安全性表现进行系统预测。Feng等、Ren等基于热分析动力学和非线性优化算法重新标定了电池中关键反应的动力学参数并进行了更准确的热失控模拟，他们的模型利用DSC测试获得的参数准确预测了电池在ARC中的热失控表现，可以进一步用于预测热箱、短路等条件下的安全性。需要指出的是，不同材料体系、配方和工艺的电芯中涉及的反应机制和动力学可能存在差异，如近年来电芯内短路、正极-电解液反应和正负极化学串扰三者是否均在热失控过程中主导发生的问题引起了广泛争论，安全性的数学模拟并非空中楼阁，而是建立在具体实验和对电池内部化学反应深刻理解的基础上。由于算力的限制，早期的安全性仿真工作大多不考虑温度空间分布或只计算一维分布，而空间分布在大容量电池和真实工况中是不可忽略的，Kim等、Guo等较早提出了描述热失控温度分布的三维电池模型。近年来数值计算方法的发展和商业计算软件的成熟大幅降低了安全性模拟仿真的难度，Feng等利用商业化的有限元计算软件Comsol Multiphysics建立了大容量三元方形锂离子电芯的热失控仿真模型，可以模拟电芯在短路状态下热失控过程和温度的分布，与实测有较好地拟合结果。除了电芯的热行为，电滥用和力学失效对安全性也存在一定的影响，目前，通过构建电-热耦合模型研究电池非等温电化学性能和短路热失效表现的方法目前已较成熟[59-60]，而力学失效如碰撞、针刺等引起热失控的数值模型仍需要持续地开发。3 系统热安全性研究电池系统的安全性是目前锂电池应用面临的最直接问题，其研究重点是系统中热失控的扩展规律与抑制、预警措施。目前商品化电芯的热失控无法完全避免，在系统层面防止热失控扩展是可能的安全性解决方案。在系统层级开展实验研究的成本较高，但难以避免，在模拟仿真的辅助下可以提前预测优化系统设计，降低实验成本。3.1 热失控扩展和火灾危险性测试电池系统热扩展的实验研究成本和危险性较高，主要方法是通过加热、过充、针刺等方式诱发电芯单体的热失控，并利用接触式热电耦、红外测温等手段研究温度在系统中的分布和变化，这种方式只能获得局部多点的热失控信息。Wang团队在国内首次开发了全尺寸锂离子电池火灾危险性测试平台，用来测量大尺寸动力电池及电池组的燃烧特性，除了可以获得电池温度变化外，还可以获得电池组失控过程中的质量变化、火焰温度等信息，同时基于锥形火焰量热等技术可以测定大型电池系统宏观燃烧所释放的能量。与电芯EV-ARC等方法获得的信息不同，在真实环

2024年，被誉为固态电池元年。随着新能源汽车市场的持续扩大，固态电池作为一种具有高能量密度、长寿命、高安全性的新型电池，逐渐成为未来新能源汽车的主流动力电池。然而，在固态电池的研发和产业化过程中，安全性问题始终是关键因素之一。电芯原位产气作为固态电池安全性问题的重要表现，亟待解决。 固态电池安全性问题1、高温性能固态电池在高温环境下容易出现性能衰退，甚至热失控。高温会导致固态电解质和电极材料发生分解、氧化等化学反应，释放出气体，从而产生内部压力。当压力超过电池壳体的承受能力时，电池可能会发生爆炸。（）2、过充与过放过充和过放是固态电池安全性的重要隐患。在过充过程中，电池内部会产生大量的气体，导致电池内部压力升高。而过放会导致电池内部产生锂枝晶，容易引发内部短路，进一步加剧电池的热失控风险。3、内部短路固态电池在制造和使用过程中，可能会出现内部短路现象。内部短路会导致电池局部热量积累，进而引发热失控。此外，内部短路还可能引起电池内部的气体产生和压力升高，增加电池爆炸的风险。 电芯原位产气的原因及解决方法原位产气的原因电芯原位产气是指在电池充放电过程中，由于电极材料、电解质或其它电池组件的化学反应，导致电池内部产生气体的现象。原位产气会降低电池的性能，增加电池内部压力，甚至引发热失控。固态电池中原位产气的主要原因包括：（1）电极材料的热分解：在充放电过程中，电极材料可能会发生分解反应，产生气体。（2）电解质的热分解：固态电解质在高温或高电压环境下，容易发生分解反应，产生气体。（3）电池组件的化学反应：电池内部的其他组件，如隔膜、粘结剂等，也可能会发生化学反应，产生气体。 （锂电池的内部产气原因） 解决方法为了解决电芯原位产气问题，可以从以下几个方面进行优化和改进：（1）优化电极材料：选择稳定性好、耐高温的电极材料，减少电极材料的分解反应。同时，对电极材料进行表面修饰，提高其结构稳定性。（2）改善电解质：选用具有高离子导率、低界面阻抗的固态电解质，提高电池在高温或高电压环境下的稳定性。此外，可以开发新型固态电解质，如聚合物、硫化物等，以提高电解质的化学稳定性。（3）优化电池结构：设计合理的电池结构，如采用柔性电极、三维导电网络等，以降低电池内部的应力集中，减少内部短路的风险。（4）严格制造工艺：在电池制造过程中，严格控制工艺参数，如温度、湿度等，以降低电池内部产生气体的可能性。 2024年是固态电池元年，安全性问题成为关键因素。电芯原位产气作为固态电池安全性问题的重要表现，亟待解决。通过优化电极材料、改善电解质、优化电池结构和严格制造工艺等方法，可以有效降低电芯原位产气的风险。然而，固态电池安全性问题的解决仍需要持续的技术创新和产业化推进。未来，我国应继续加大研发投入，推动固态电池技术走向成熟，为新能源汽车产业的可持续发展提供有力支撑。 电弛GPT-1000S 解决方案 电弛DC GPT-1000S 解决方案，通过特殊设计的GSP采气装置，可从软包电池、方壳电池、圆柱电池直接将电池产气已入到产气体积测量装置。该产气体积测量装置采用超微量气体流量测量技术，可原位、实时、在线、连续地监测电池的产气行为，包括产气量和产气速率等参数。其原理是为由于气体进入特定的介质中，介质分子与气体分子之间的相互作用破坏了介质表面的力平衡，使介质表面张力减少，从而在介质中形成微小气泡。由于该介质具有惰性与电池内产生的气体不发生反应，其形成的气泡可等同于电池产气体积。然后通过光学，超声波，电磁等传感器测量气泡，即可得到产气量。相较于传统的Jeff Dahn法（基于阿基米德浮力原理）、理想气体状态方程计算法等方法，本设备可直接测量微量产气的体积数据（μL），无需数据转换或换算，数据直接、结果精准、重复性高。且测量后的气体尾气可直接进行收集或直接串联GC、GC-MS、DEMS等多种气体成分分析设备，实现产气体积测量和成分分析联动测试，为材料研发和锂电池电芯产气机理的分析研究提供了真实可靠的数据支持。 （计量认证与方法验证） （定制集成化系统多因子耦合测量方案）