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循环后锂电池隔膜中堵塞物的观察与分析

2022-09-05
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随着电池工业的发展,符合绿色环保,可持续发展战略的锂电池已被广泛应用在了社会生产与生活的方方面面。从最初的手机,笔记本等电子产品到现在的电动车,汽车的应用,锂电池在新能源的开发与发展中发挥着不可替代的重要作用。

锂电池隔膜的观察与分析

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离子研磨加工隔膜截面的低倍图片

隔膜作为锂电池的关键内层组件,决定着锂离子电池的安全特性,其结构或性能的改变是锂离子电池失效的关键原因之一。

在长循环或者极端条件(温度、电压等)下循环的锂离子电池中,锂离子常会以“死锂”或者“枝晶”的形态沉积在负极上,并沿着隔膜的孔道生长、断裂。严重时还会穿刺导致电池的短路,造成安全问题。

因此,对于锂离子电池隔膜内部结构的观察与分析对于锂离子电池失效分析来说至关重要。在上期内容“日立离子研磨在锂电池隔膜研究中的应用”中我们通过离子研磨设备在低温下,无机械应力,无热损伤的情况下制备得到了循环后锂电池隔膜的真实截面形貌(如上图),并对其进行了结构观察。

分析结果


仪器及条件:

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在本期内容中我们将继续对循环后隔膜中产生的堵塞物进一步进行元素的检测与分析,以便为锂离子电池的失效分析提供更多的依据。

现有的常规锂离子电池隔膜常由几乎不导电的高分子聚合物组成,如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等。在常规扫描电子显微镜下很难实现有效的能谱测试。而利用日立热场扫描电镜SU7000 的低真空功能,可以在5kv的低加速电压下对堵塞物的元素组成进行高空间分辨率的检测与分析。

如图,通过对特定区域的元素分析,可以分析堵塞物的具体元素组成,进一步推断堵塞物的具体成分。有利于研究者进一步对电极、隔膜或者电解液进行修饰,减少堵塞的产生,从而完善锂离子电池的性能。

随着世界经济的发展以及人类对新能源需求的不断增加,锂电池产业也将继续保持快速增长态势。如何不断获得更高能量密度及循环次数,更安全环保的锂电池仍然是锂电行业相关研究者不断去追求的目标,在此过程中,日立电镜也将始终为锂电池的研究提供坚实的技术后盾,不断推动锂电行业的加速创新发展。


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