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飛納掃描電鏡手套箱版 - 鋰電池安全研究

 更新時間:2019-05-17 點擊量:3740

隨著新能源車*不斷增加,新能源汽車安全問題逐漸突出,如近期頻發(fā)的新能源車自燃事件,給人們的財產(chǎn)和人身安全造成了巨大的威脅。鋰電池安全性研究逐漸成為關(guān)注焦點。

 

鋰枝晶

 

鋰枝晶生長是影響鋰離子電池安全性和穩(wěn)定性的根本問題之一。

 

鋰枝晶的生長會導(dǎo)致鋰離子電池在循環(huán)過程中電極和電解液界面的不穩(wěn)定,破壞生成的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜,鋰枝晶在生長過程中會不斷消耗電解液并導(dǎo)致金屬鋰的不可逆沉積,形成死鋰造成低庫倫效率;鋰枝晶的形成甚至還會刺穿隔膜導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部短接,造成電池的熱失控引發(fā)燃燒爆炸。

 

關(guān)于鋰枝晶的生長機理在學(xué)術(shù)界還存在爭論。由于鋰離子電池怕水怕氧,常用的表征 SEI 的技術(shù)手段非常有限。利用各種電鏡技術(shù)在納米尺度理解鋰枝晶生長的演化過程對解決這一問題至關(guān)重要。

 

圖1 鋰枝晶生長穿刺隔膜,并且有“Dead Li”產(chǎn)生,終造成正負極短路

 

圖2  Li -富集層

 

圖3 鋰枝晶掃描電鏡圖像

 

如何使用掃描電鏡拍攝鋰枝晶?

 

Li 是極為活潑的金屬,易與空氣中的氧、水等發(fā)生反應(yīng)。因此在制備、觀察鋰電池樣品時,避免樣品與空氣接觸,發(fā)生氧化等反應(yīng)破壞樣品表面形貌。

 

種方法:是將手套箱中制備好的樣品放入真空轉(zhuǎn)移杯中,轉(zhuǎn)移到手套箱外部的掃描電鏡中觀察。此方法操作復(fù)雜,并且存在一定的風險,實驗周期較長。

 

第二種方法:飛納掃描電鏡手套箱版 - 直接將 Phenom 電鏡放入實驗的手套箱(如圖4所示)。在手套箱中制備好樣品后,直接放入電鏡中觀察。

 

圖4 飛納電鏡手套箱版

 

此方法操作簡單,可以實時觀察樣品,大幅縮短實驗周期,同時避免了樣品與空氣接觸的風險,保證了樣品真實的形貌。

 

Phenom 電鏡為何可以放入手套箱?

 

手套箱工作時,制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和再生系統(tǒng)等均會產(chǎn)生震動,傳統(tǒng)掃描電鏡需要在無震動環(huán)境中工作,且大多數(shù)需要配備減震臺。同時受手套箱體積限制,尺寸較大的電鏡無法放入手套箱中。

 

飛納電鏡*的設(shè)計滿足手套箱中使用:

 

1、內(nèi)置 27 組減震單元以及耦合式光路結(jié)構(gòu)設(shè)計雙重防震設(shè)計保證了電鏡在手套箱震動環(huán)境中工作;

2、長壽命 CeB6 單晶燈絲。無需頻繁開關(guān)手套箱更換燈絲。(手套箱開關(guān)需要氣體再生等過程,周期長);

3、體積小,電鏡主機可放置于標準手套箱

4、*的樣品杯設(shè)計,樣品臺取放、調(diào)節(jié)簡易(避免了手套箱內(nèi)無法靈活操作)。

 

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