概述
在上期里，我們借助掃描電子顯微鏡對(duì)鋰電池負(fù)極材料進(jìn)行了細(xì)微結(jié)構(gòu)的表征和組成元素的分析，讓我們對(duì)于電子顯微技術(shù)在電池負(fù)極材料中的應(yīng)用有了相應(yīng)的理解。本期小編繼續(xù)帶領(lǐng)大家了解掃描電子顯微鏡技術(shù)在電池隔膜研究中扮演的角色。
在包括鋰離子電池的二次電池中，隔膜是不可或缺的重要組分。其作用在于：一、隔膜本身不導(dǎo)電，將電池正極和負(fù)極分隔開(kāi)來(lái)，防止電池出現(xiàn)內(nèi)部短路;二、隔膜具有微觀程度上的孔洞結(jié)構(gòu)，利于電極液中離子的傳遞，保證了充電與放電過(guò)程中離子的有效遷移。
一、樣品制備
小編所選用的樣品為聚丙烯(polypropylene，PP)型鋰離子電池隔膜，為了了解鋰離子電池隔膜的相關(guān)結(jié)構(gòu)，小編決定從表面和截面兩種狀態(tài)下進(jìn)行分析。對(duì)樣品進(jìn)行噴金處理后，直接固定在碳導(dǎo)電膠上從而進(jìn)行平面樣品的觀測(cè)，截面樣品的制備同樣借助了 Gatan 的氬離子拋光儀(PS：具體制備方法，請(qǐng)查看上期內(nèi)容，容小編偷個(gè)懶)。
二、鋰離子電池隔膜表面的 SEM 分析
利用ZEISS掃描電子顯微鏡觀察鋰離子電池隔膜的表面如圖1，與隔膜宏觀上光滑的表面不同，放大后可以發(fā)現(xiàn)，隔膜表面存在著大量的孔洞結(jié)構(gòu)。將樣品進(jìn)一步放大可以發(fā)現(xiàn)，隔膜表面的孔洞孔徑介于100至200納米，且由表面延伸至隔膜內(nèi)部。
圖1. 鋰離子電池隔膜表面的SEM圖像
三、鋰離子電池隔膜截面的 SEM 分析
鋰離子電池隔膜的多孔程度直接影響著電解液的擴(kuò)散速率，對(duì)電池的性能有很大的影響，因此分析隔膜內(nèi)部的孔洞結(jié)構(gòu)具有重要意義。圖2為隔膜的截面掃描圖像。由圖像可知，采用 Gatan氬離子拋光儀拋光處理過(guò)后的表面平整光滑，其相對(duì)于普通剪切處理得到的截面更易獲得理想的圖像。隔膜內(nèi)部的孔洞相互貫通，并且由隔膜表面延伸至內(nèi)部。由放大圖像可知，隔膜的孔洞是由數(shù)十納米的纖維形成的。
圖2. 鋰離子電池隔膜截面的SEM圖像
結(jié)論
通過(guò)掃描電鏡對(duì)隔膜細(xì)微結(jié)構(gòu)的分析，可知鋰離子電池隔膜的內(nèi)部存在著大量的無(wú)序孔洞結(jié)構(gòu)，孔洞的尺寸在100至200納米之間。二次電池發(fā)展至今，大量新型電池涌現(xiàn)，對(duì)于電池隔膜的需求也變得多樣，對(duì)于功能性隔膜的報(bào)道不斷發(fā)表。具有強(qiáng)大功能和普適性的掃描電子顯微鏡作為一種直觀的、有效的表征手段，將在新型材料的探究中將扮演重要的角色。
