行業(yè)應(yīng)用
信息化時(shí)代使得筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)等成為每個(gè)人的標(biāo)配，為確保這些電子產(chǎn)品的正常運(yùn)行，鋰離子電池可謂功不可沒(méi)，它利用小小的鋰離子透過(guò)隔膜，在正負(fù)極之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程。
千萬(wàn)不要小看這薄薄的隔膜噢，它可是性命攸關(guān)的“關(guān)鍵部件”！什么？危言聳聽(tīng)？2016年某品牌手機(jī)爆炸以及2019年8月首都機(jī)場(chǎng)一架?chē)?guó)航A330客機(jī)失火（價(jià)值約17億的飛機(jī)報(bào)廢）均是由于鋰電池隔膜破裂引起短路起火導(dǎo)致的呢?。。?/span>
如何判斷隔膜是否符合使用要求，尤其是在過(guò)熱條件下是否會(huì)失效呢？
島津SPM是如何實(shí)現(xiàn)電池隔膜的檢測(cè)。
SPM的英文全稱為Scanning Probe Microscopy，譯為掃描探針顯微鏡，也就是大家常說(shuō)的原子力顯微鏡（AFM）（注：原子力顯微鏡只是掃描探針顯微鏡的一種）。其工作原理為利用細(xì)微的探針在樣品表面掃描的同時(shí)，檢測(cè)探針與樣品之間相互作用的物理量，它不僅可表征材料表面的形貌、粗糙度，還可測(cè)試材料的電流電勢(shì)分布以及磁疇分布情況，是材料科學(xué)領(lǐng)域不可或缺的表征儀器。
掃描探針顯微鏡SPM-9700HT（帶環(huán)境控制艙）
將其隔膜取出，采用島津SPM-9700HT的動(dòng)態(tài)模式進(jìn)行表面形貌觀察，如下圖所示，圖中黑色部分表示隔膜中的孔隙，其確保鋰離子的自由進(jìn)出，確保充放電過(guò)程的進(jìn)行。孔隙的大小及密度直接關(guān)系到隔膜的性能及應(yīng)用范圍。
3種隔膜的SPM圖像
導(dǎo)致隔膜的使用溫度不斷上升，我們又該如何模擬不同溫度下隔膜的使用情況呢？為解決上述問(wèn)題，島津SPM還貼心配備了環(huán)境控制艙，可實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的原位加熱。以樣品1為例，如下圖所示，
隨溫度的不斷升高，隔膜會(huì)逐漸膨脹，孔隙隨之縮小，從幾百納米縮小到幾十納米；當(dāng)達(dá)到較高溫度時(shí)（如140 °C），僅少量孔隙可見(jiàn)，多數(shù)孔隙已變形、堵塞，這將阻礙鋰離子在正負(fù)極之間的傳輸，影響電池的性能；如果溫度進(jìn)一步升高的話，可能會(huì)引起隔膜破裂，從而引發(fā)電池短路，造成嚴(yán)重的問(wèn)題。但隔膜或電池在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，可利用SPM模擬實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)隔膜的性能進(jìn)行預(yù)估，判定其是否滿足我們?nèi)粘５氖褂眯枨螅瑥亩刈o(hù)大家！
小結(jié)
使用島津SPM，可以輕松實(shí)現(xiàn)鋰離子電池隔膜的檢測(cè)；通過(guò)配備環(huán)境控制艙，盡可能模擬其實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)隔膜在不同氣氛（如氮?dú)狻鍤?、真空）中原位加熱測(cè)試，進(jìn)而對(duì)隔膜的性能進(jìn)行更準(zhǔn)確的預(yù)估！
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