世界地球日-助力新能源动力电池金相制备

世界地球日

爱护环境，人人有责

世界地球日每年的4月22日，是一个为世界环境保护而设立的节日，提高民众对环境问题的意识，通过绿色低碳生活，改善地球的整体环境。

随着能源、环境问题日益凸显，新能源汽车是目前各国争相发展的关键行业，其中电池及其能量控制系统无疑是是最迫切想要攻克的难题，提高储能密度及使用安全性一直是研究的热点问题。从三元粉末铝箔到正极材料、从石墨铜箔到负极材料、成品电池及电池壳体的激光焊接等等的质量管控都离不开金相设备的助力，下面我们介绍下电池各组件的金相制备方案。

应用案例

三元粉末

粉末材料需要管控其尺寸粒径分布，形状，内部孔隙率。传统的金相方式制备方式其难点在于如果选用冷镶嵌树脂润湿性差，很难包裹住粉体颗粒，导致在研磨抛光过程中粉体掉落。推荐使用EpoThin2环氧树脂，其物理参数为：树脂与固化剂混合后粘度约250cps，23℃固化时间约9小时，放热峰值温度约65℃。使用小勺子将粉末均匀置于25mm的镶嵌模具内，浇入搅拌好的树脂并用搅拌棒轻轻搅拌，使树脂充分包裹粉末材料，静置等待树脂自然固化。

静置过程中粉末材料会沉降至底部，但是因粉末材料尺寸较小，第 一步的研磨不可以用太粗的砂纸进行研磨，推荐使用P2500砂纸，然后进行3µm金刚石抛光去除砂纸划痕，最 终使用氧化铝抛光液去除所有划痕，制备工艺参数见下表。

成品圆柱电池

成品电池内部已经注入电解液，在金相制备之前需要将电解液放出，可以使用粗砂纸将电池盖帽去除，放出电池内的电解液。为不改变电池内部结构，建议带外部铁壳直接镶嵌，推荐使用Epothin2树脂进行镶嵌，此款树脂粘度低流动性好，峰值放热温度低，不会改变电池内部结构，为增加树脂的填充，推荐使用SimpliVac真空镶嵌机辅助冷镶嵌。

固化后切割样品，若样品对水敏感，则选用干切的方式进行切割，切割后进行二次镶嵌为合适的尺寸为研磨抛光做准备，水敏感电池可选择金刚石抛光膏进行抛光，酒精加乙二醇进行冷却， 研磨抛光工艺参数见下表。

方形电池壳体

目前方形电池壳体多选用铝锰合金，其具有易成型、耐腐蚀、导电性能优异等特点，但铝合金对激光的反射率较高，且导热性好，造成激光焊接有一定难度，焊接过程中会出现凸起、气孔、气泡等问题，所以日常需要管控焊接质量。

方形电池壳体厚度根据容量不同主要有0.6mm和0.8mm，金相检测时的难度在于，薄的铝壳体不能耐受夹具夹持的力，否则极易发生变形，切割时推荐使用标乐Isomet1000切割机搭配20HC金刚石切割片，机器可以搭配一个平台，手推样品切割成合适的尺寸，镶嵌后进行研磨抛光。铝合金在研磨抛光过程中极易发生氧化，所以最终抛光阶段需要使用PH10.5的氧化硅抛光液作为终抛液，可以有效去除氧化皮层，得到铝合金本质的银白色。具体研磨抛光步骤见下表。 抛光后的样品若需要观察焊接情况，可选择10%氢氧化钠或者Kroll溶液进行腐蚀皆可。