锂电检测技术系列盘点之形貌分析_专题报道

导读

　　电池材料关心的结构、动力学等性能，均与电池材料的组成与微结构密切相关，对电池的综合性能有复杂的影响。每一项性能可能与材料的多种性质有关，每一类性质也可能影响多项性能，具体问题需要具体分析，没有特别统一的规律，这给电池的研究带来了很大的挑战。准确和全面的理解锂电池材料的构效关系需要综合运用多种检测技术。锂电检测系列专题报道第三期，将聚焦“形貌分析”。

　　锂电形貌分析技术手段在此归结为两类，一类是传统意义对材料微纳形貌的形貌表征，相关技术手段包括：扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线显微镜(STXM)、扫描探针显微镜(SPM)(含原子力显微镜AFM)等。另一类是对颗粒粒径、粒型、比表面等形貌分析，对应技术手段包括：粒度仪、比表面吸附仪等。

专家视角

黄建宇：原位电镜在锂电池研究中的应用

锂电池在循环过程中电极材料反复嵌锂和脱锂会引起其体积反复膨胀和收宿，从而导致电极材料和固体电解质膜的疲劳断裂。在固态锂电池中，电极材料的反复膨胀和收宿会导致电极和电解质界面产生裂纹，从而阻碍锂离子传导，最终导致电池失效。此外，锂支晶刺穿固态电解质会导致电池短路而诱导火灾。以上基础力学问题是制约锂电池发展和应用的瓶颈所在，但由于实验困难，对这些基础力学问题的研究还处于初级阶段。本研究组在锂电池纳米力学研究领域做出了一些原创性工作。

褚卫国：锂离子电池正极纳米材料及相关表征技术

首先介绍锂离子电池发展趋势、典型锂离子电池正极纳米材料以及纳米技术提高锂离子电池电极材料性能的基本原理。通过几类锂电正极材料的研究实例说明各种表征方法在锂电正极材料研究中的作用，并构建结构-性能关系，为发展新型高性能锂电正极材料提供指导。最后对不同表征方法在锂电正极材料研究中的角色进行简单总结。

邵丹：谈我国动力电池材料检测标准现状

根据调研，国外相关标准主要是围绕动力电池，而针对电池材料方面还没有相关国家标准或技术法规出台，主要电池材料生产技术都垄断在部分龙头企业中，所以只有一些企业标准。所以针对进口欧盟的材料而言，就是只有一个RoHS标准……

企业视角

赛默飞|加州大学圣地亚哥分校-致力于打造未来的电池

在那里的研究人员正在探索使用新材料来实现电池突破。科学家们在进行研究时，利用电子显微镜来探索电池材料之间在纳米尺度上的相互作用，从而更好地理解电池性能随时间衰减的原因。

赛默飞|电池的多尺度分析对储能研究的贡献

利用电子显微镜，X射线断层扫描，拉曼显微镜，X射线衍射，FTIR,，和XPS等技术，研究人员可以从毫米到纳米级别对电池进行多尺度的检测，从而发现电池在充电和放电时性能衰减的原因。

复纳科学仪器|台式电镜在锂电材料分析中应用概述

安东帕|电池材料比表面积的测定

美国麦克仪器|比表面技术在锂电材料研究中应用与展望

安东帕|电池部件的结构表征

贝士德|锂电材料的物性检测——比表面，孔径分布，真密度

解决方案

用于电池材料分析的电镜解决方案

为锂电行业的正负极、隔膜材料和电解液的表征、合浆和涂覆的过程控制，以及原位充放电过程分析提供了综合解决方案。提供成套的微观表征技术解决方案，实现对微纳米级结构的粒度、形状、成分的高精度分析，还能对多种尺寸的材料进行二维及三维的多尺度、高精度分析检测。该解决方案主要包含Thermo Scientific™ HeliScan µCT（多功能计算机断层扫描系统）、扫描电镜、镓离子双束电镜、Xe等离子双束电镜、透射电镜等。

用于高能量密度/低温工作电池电镜解决方案

为了实现这些目标，全球许多大学和企业都致力于材料科学的创新。其中一个专注于尖端电池研究的中心是加州大学圣地亚哥分校的可持续能源和能源中心 (Sustainable Power and Energy Center)。在那里的研究人员正在探索使用新材料来实现电池突破。科学家们在进行研究时，利用电子显微镜来探索电池材料之间在纳米尺度上的相互作用，从而更好地理解电池性能随时间衰减的原因。