概述

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、隔膜本身不導電，將電池正極和負極分隔開來，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)下進行分析。對樣品進行噴金處理后，直接固定在碳導電膠上從而進行平面樣品的觀測，截面樣品的制備同樣借助了 Gatan 的氬離子拋光儀。

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散速率，對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后的表面平整光滑，其相對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

通過掃描電鏡對隔膜細微結(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)，對于電池隔膜的需求也變得多樣，對于功能性隔膜的報道不斷發(fā)表。具有強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。