锂离子电池隔膜质量检测与缺陷分析

 

全球对可再生能源需求增长，锂离子电池作为关键能源存储技术，其性能和安全性至关重要。隔膜是锂离子电池的核心，其质量影响电池性能。在电池的生产、运输和使用中，隔膜可能出现破膜、刮伤、漏涂、异物和孔洞等缺陷，可能引发电池热失控，甚至火灾，威胁安全。因此，锂离子电池隔膜的质量控制和技术改进是电池制造领域的关键。美能光子湾3D共聚焦显微镜，可快速地非接触测量各类材料表面形貌，包括光滑，粗糙，平坦，大倾角，或台阶表面，对亚微米级形貌和表面粗糙度也能进行精准测量，协助研究人员观察隔膜的表面形貌，提升电池性能。

 

Part.01

 锂离子电池隔膜

在锂离子电池中，隔膜是一种将电池的阴极和阳极材料分隔开的渗透膜。隔膜是一种多孔塑料薄膜，能够保证锂离子自由通过形成回路，同时阻止两电极相互接触起到电子绝缘作用。在温度升高时，有的隔膜可通过隔膜闭孔功能来阻隔电流传导，防止电池过热甚至爆炸。

锂离子电池工作原理

 

 

隔膜的设计和制备技术多种多样，它们的特性可以直接影响受温度干扰的离子通过电解液的传输速率。因此不同的隔膜技术会影响锂离子电池的热稳定性和使用寿命。

 

Part.02

隔膜制备工艺

市场化的锂离子电池隔膜材料以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）为主的聚烯烃（Polyolefin）类隔膜，其中聚乙烯PE产品重要由湿法工艺制得，聚丙烯PP产品重要由干法工艺制得。重要的锂离子电池隔膜材料产品有单层PP、单层PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、双层PP/PE、双层PP/PP和三层PP/PE/PP等。

根据技术路线不同，锂电池隔膜工艺可分为干法单向拉伸、干法双向拉伸、湿法同步拉伸和异步拉伸工艺。不论其中哪一种工艺，工艺流程中都会涉及到拉伸和分切环节。

 

拉伸：将薄膜进行冷（或热）单向或纵横双向拉伸。

 

分切：将制成的隔膜根据客户的规格要求裁切为成品隔膜。

 

Part.03

 隔膜缺陷测量

虽然隔膜不参与电池的电化学反应，隔膜在生产时不可避免地会有一些表面缺陷，比如破膜、刮伤、漏涂、异物、孔洞等问题。如果存在缺陷，会影响电池的热稳定性，导致例如热失控产生的火灾或爆炸。尤其是对于动力锂离子电池，隔膜对电池倍率性能和安全性能的影响更显著。

通过美能光子湾3D共聚焦显微镜，不仅可以放大观察表面缺陷，还可以精准生成隔膜表面的凹凸形貌。

 

ME-PT3000

 美能光子湾3D共聚焦显微镜

 

美能光子湾3D共聚焦显微镜是一款用于对各种精密器件及材料表面，可应对多样化测量场景，能够快速高效完成亚微米级形貌和表面粗糙度的精准测量任务，提供值得信赖的高质量数据。

 

 

超宽视野范围，高精细彩色图像观察

 

 

提供粗糙度、几何轮廓、结构、频率、功能等五大分析功能

 

 

采用针孔共聚焦光学系统，高稳定性结构设计

 

 

• 提供调整位置、纠正、滤波、提取四大模块的数据处理功能

隔膜是影响锂离子电池性能的关键因素，包括渗透性、电导率、稳定性和耐久性等。隔膜的性能取决于其组成，其中最重要的因素是隔膜材料的选择，其次还需要考虑隔膜的结构设计、制造工艺和表面处理等因素。美能光子湾3D共聚焦显微镜为研究人员提供先进的采样和分析技术，通过测得的高精度，高重复性、量化计量结果，实现对新材料、新表面和新工艺的科学探索。