仪器网(yiqi.com)欢迎您!

| 注册2 登录
网站首页-资讯-专题- 微头条-话题-产品- 品牌库-搜索-供应商- 展会-招标-采购- 社区-知识-技术-资料库-方案-产品库- 视频

技术中心

当前位置:仪器网>技术中心> 应用方案> 正文

扫描电镜在隔膜材料中的应用

来源:北京欧波同光学技术有限公司 更新时间:2024-10-17 17:15:12 阅读量:301
导读:扫描电镜作为材料微观结构表征的利器,已经成为隔膜制造必不可少的分析工具。赛默飞超高分辨场发射扫描电镜Apreo 2兼具高质量成像和多功能分析性能于一体,广受好评!


锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液几部分组成。锂离子通过电解液在正负极之间来回移动完成电池的充放电过程。其中隔膜在电池中主要起着防止正极与负极接触,阻隔充放电时电路中的电子通过,允许电解液中锂离子自由通过,从而实现离子传导的重要作用。


干法隔膜与湿法隔膜

隔膜的原材料主要为PE (聚乙烯)或 PP (聚丙烯)等烯烃化工原材料。按照工艺可分为干法单向拉伸隔膜、干法双向拉伸隔膜、湿法隔膜和3层PP/PE/PP复合隔膜,这几种隔膜的主要区别在于微孔的成孔机理不同。
图一:隔膜产业链示意图
干法隔膜工艺是隔膜制备过程中最常采用的方法,该工艺是将高分子聚合物和添加剂原料混合形成均匀的熔体,挤出时在拉伸应力下形成片晶结构,然后片晶结构经过热处理得到硬弹性的聚合物膜,在一定的温度下拉伸形成狭缝状微孔,热定型后制得微孔膜。目前主要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺,干法单向拉伸工艺主要以PP为原料。
湿法工艺又称为热致相分离法(TIPS),主要利用热致相分离原理生产单层PE 隔膜。湿法工艺的基本过程为:在高温下将聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶剂中形成均相液,然后降温冷却,形成液固或液液相分离,再将其中的高沸点溶剂萃取,经过干燥、热处理等工序获得一定结构形状的高分子微孔膜。
图二:湿法隔膜生产工艺流程

从工艺环节来看,两种方式的主要区别在于成孔方式,干法工艺通过拉伸,而湿法通过溶剂萃取和相分离成孔。简单来说,是否需要溶剂也是两者最主要的差异。

图三:干法隔膜湿法隔膜的优缺点对比

扫描电镜下的隔膜形貌

工艺上的差异决定了产品性能的不同,而产品的性能往往取决于材料的微观结构。扫描电镜作为材料微观结构表征的利器,已经成为隔膜制造商必不可少的分析工具。赛默飞超高分辨场发射扫描电镜Apreo 2兼具高质量成像和多功能分析性能于一体,采用双引擎技术,超低电压下可直接分析不导电样品,且无需做喷镀处理。
如下图四所示,在200V低电压下,直接将剪切的隔膜置于Apreo 2电镜中,凭借快捷的FLASH功能,设备可自动执行精细调节动作,只需移动几次鼠标,就可完成必要的合轴对中、消像散和图像聚焦校正,即使电镜初学者也能充分发挥Apreo 2的最佳性能。
通过电镜结果,可以观察隔膜表面的孔径大小和及其分布;孔径越大,隔膜对锂离子迁移的阻力越小,锂离子的穿透能力越强,但孔径过大又会导致隔膜的机械性能和电子绝缘性能下降,造成正负电极短路;孔径太小则会增加电阻。孔径分布不均,工作时易造成局部电流过大,从而影响电池的性能。

图四:干法隔膜低电压下成像结果

尽管目前商用锂离子电池隔膜多以聚烯烃材料为主,但也存在许多缺陷。干法隔膜的缺点是该微孔膜生产过程中没有进行横向拉伸,使用时横向易开裂;批量生产的电池内部微短路机率相对较高;电池安全、可靠性不高。而湿法工艺需要大量的溶剂,易造成环境污染;与干法工艺相比设备复杂、投资较大、周期长、成本高、能耗大;因只能生产较薄的单层PE材质的膜,熔点只有130 ℃,热稳定性较差。

图五:聚烯烃基膜表面改性示意图
在原有聚烯烃隔膜的基础上进行表面涂覆可以有效地提升隔膜的耐高温性和电化学性能。涂覆改性主要包括无机-有机改性和有机-有机改性。无机-有机改性的涂覆材料以Al2O3 为代表,还包括SiO2、TiO2、ZrO2、MgO 等无机粒子, 通常采用PVDF、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等为黏合剂。
如下图六所示,利用赛默飞超高分辨场发射扫描电镜Apreo 2所拍摄的湿法隔膜表面和表面进行陶瓷涂覆改性的湿法隔膜。凭借镜筒内完善的“三位一体式”探测器系统,在低电压下清晰观察涂覆层中PVDF和陶瓷层的分布状态。
图六:湿法隔膜基膜(左)和表面陶瓷涂覆层(右)
除此之外,还有研究者利用熔喷纺丝工艺制备出聚偏氟乙烯(PVDF)-六氟丙烯(HFP)/SiO2复合隔膜,与商业化PE隔膜相比,表现出更优良的孔隙率,由该隔膜组装的电池表现出较高的容量保持率。

赛默飞场发射扫描电镜Apreo 2


参考资料:

[1]刘天一,张汉鸿,杨禹.高耐热陶瓷涂覆锂离子电池隔膜研究进展[J].广东化工,2021.

[2]刘会会,柳邦威.锂电池隔膜生产技术现状与研究进展[J].绝缘材料,2014.

[3]郭旭青,杨璐,李振虎等.锂离子电池隔膜研究进展及市场现状[J].合成纤维,2022,

[4]高会普.高性能复合熔喷锂离子电池隔膜的研究[C].东华大学,2016.

[5]中泰证券研究所-公开资料-湿法隔膜专题报告.


===END===



参与评论

全部评论(0条)

相关产品推荐(★较多用户关注☆)
你可能还想看
  • 技术
  • 资讯
  • 百科
  • 应用
  • 扫描电镜在颗粒粉末材料中的应用案例
    粉体是当今制备各领域材料和器件的原料,在锂离子电池、催化、电子元器件、医药等领域应用广泛。
    2023-04-15887阅读   粉体是当今制备各领域材料和器件的原料,在锂离子电池、催化、电子元器件、医药等领域应用广泛。
  • 扫描电镜在生物质材料中的应用
    环境保护、能源再生,这些都是国际社会上一直以来人们持续关注的热点问题。面对当年由于石油基塑料造成的白色污染的问题,在 20 世纪 90 年代国际材料界提出了生态材料的概念,
    2023-08-09425阅读 扫描电镜
  • Apero2在锂电池正极材料中的应用
    钴酸锂 LiCoO2(LCO)因具有较高的能量密度而首先广泛应用于数码领域,产业成熟度相对较高使其在电动车上得到较快的转换应用。
    2023-03-25382阅读   Apero2在锂电池正极材料    锂电池产业链
  • 全自动乌氏粘度计在聚酰亚胺材料中的应用
    聚酰亚胺材料(Polyimide,简写为PI)指主链上含有酰亚胺环(-CO-NR-CO-)的一类聚合物,是综合性能最佳的有机高分子材料之一。
    2023-07-25306阅读 聚酰亚胺材料
  • XRD和XRF在石墨材料中的应用
    石墨,作为一种独特的碳质材料,因其卓越的物理和化学性质,在航空航天、电池技术、冶金、核电等多个领域扮演着至关重要的角色。
    2024-10-08118阅读 XRD 手持光谱仪
  • 查看更多
  • x射线在线测厚仪在塑料片材的应用
    x射线在线测厚仪作为一种高精度、高效率的检测设备,在塑料片材生产过程中扮演了重要角色。本文将深入探讨x射线在线测厚仪在塑料片材中的应用,分析其工作原理及在实际生产中的优势,帮助生产企业实现更高效、更的质量控制。
    2025-10-0451阅读 在线测厚仪
  • X射线在线测厚仪在塑料片材的应用
    X射线在线测厚仪作为一种高效、无损的检测工具,在塑料片材的生产过程中扮演了至关重要的角色。本篇文章将深入探讨X射线在线测厚仪在塑料片材生产中的应用,分析其在提高生产质量、优化工艺、提升生产效率等方面的优势,并展望其未来在这一领域的潜力。
    2025-10-1346阅读 X射线测厚仪
  • 扫描电镜在油气勘探的应用
    油气勘探中,岩石的微观结构和矿物成分直接影响资源的评估和开采效率。通过扫描电镜,勘探人员可以在纳米级别上观察岩石样本,提供比传统方法更为精确的微观信息,从而推动油气勘探技术的不断进步。本篇文章将探讨扫描电镜在油气勘探中的具体应用,及其如何提升资源勘探的效率和准确性。
    2025-10-1881阅读 扫描电镜
  • 扫描电镜的应用
    扫描电镜全称扫描电子显微镜,是一种多功能的仪器、具有很多优越的性能、是用途最为广泛的一种仪器,是介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种观察手段。
    2025-10-222381阅读 扫描电镜
  • 扫描电镜应用
    扫描电镜是一个复杂的系统,浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术。成像是采用二次电子或背散射电子等工作方式,随着扫描电镜的发展和应用的拓展,相继发展了宏观断口学和显微断口学。
    2025-10-221577阅读 扫描电镜
  • 查看更多
版权与免责声明

①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布,观点仅代表作者本人,不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们立即通知作者,并马上删除。

②凡本网注明"来源:仪器网"的所有作品,版权均属于仪器网,转载时须经本网同意,并请注明仪器网(www.yiqi.com)。

③本网转载并注明来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。

④若本站内容侵犯到您的合法权益,请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱:hezou_yiqi

热点文章
【安泰电子】ATA-L40水声功率放大器应用领域
【安泰电子】ATA-L20水声功率放大器应用领域
风量仪怎么选不踩坑?孚夏 FLY-1 型带你读懂 “空气测量” 的核心逻辑
久等了!徕卡“满血版”半移动扫描方案正式推出!
工业热成像数据管理难题,Flir Assetlink如何轻松化解?
铂锐鑫-氟化工领域中总酸浓度分析的标准方法有哪些?
ATA-4052C高压功率放大器在超声加工领域的应用
从被动到主动:主动隔振技术如何突破精密控制的“低频瓶颈”?
石油化工业检测:红外热像仪让泄漏气体实现可视化定位
声阻抗矿浆浓度计在金属选矿工艺应用
近期话题
相关产品

在线留言

上传文档或图片,大小不超过10M
换一张?
取消