2019年3月26日，由儀器信息網(wǎng)主辦的“鋰離子電池檢測技術(shù)及應(yīng)用”主題網(wǎng)絡(luò)研討會線上召開，會議邀請9位鋰離子電池領(lǐng)域科研專家、第三方檢測機構(gòu)及相關(guān)科學(xué)儀器生產(chǎn)商技術(shù)代表，以在線報告交流形式，同臺共議鋰電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展與安全問題凸顯新形勢下的“檢測技術(shù)與鋰電產(chǎn)業(yè)鏈”協(xié)同發(fā)展。

近來，鋰離子電池在不斷滿足并加速普及數(shù)碼產(chǎn)品、信息化電子產(chǎn)品的需求基礎(chǔ)上，新能源汽車的快速發(fā)展，推動了動力電池的異軍突起，我國已經(jīng)成為全球最主要的鋰離子電池生產(chǎn)國之一。在“新能源”、“戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)”標簽背書之下，“高性能”與“安全”逐漸成為飛速發(fā)展鋰電產(chǎn)業(yè)的兩大關(guān)注焦點。兩者相輔相成，其發(fā)展都離不開全方位檢測技術(shù)在鋰電研發(fā)、生產(chǎn)過程中的發(fā)揮的重要作用。

會議中，鋰電科研專家、檢測機構(gòu)及儀器商技術(shù)代表分別從鋰電技術(shù)痛點及對檢測技術(shù)的需求、鋰電檢測市場的發(fā)展之路、鋰電檢測新技術(shù)及難點等與在線網(wǎng)友一一分享探討，共同為我國鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的良性發(fā)展建言獻策。

鋰電科研專家：高性能與安全相輔相成，檢測技術(shù)保駕護航

基礎(chǔ)力學(xué)問題是制約鋰電池發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸所在，但由于實驗困難，對這些基礎(chǔ)力學(xué)問題的研究還處于初級階段。這些力學(xué)問題如鋰電池在循環(huán)過程中電極材料反復(fù)嵌鋰和脫鋰會引起其體積反復(fù)膨脹和收縮，從而導(dǎo)致電極材料和固體電解質(zhì)膜的疲勞斷裂等。利用原位電鏡技術(shù)，黃建宇研究組在鋰電池納米力學(xué)研究領(lǐng)域做出了一些原創(chuàng)性工作。在國際上率先制造出在高真空度電鏡中工作的鋰電池，發(fā)明了在原子尺度實時觀察鋰離子電池充放電過程的新技術(shù)，開創(chuàng)了原位納米尺度電化學(xué)和納米力學(xué)研究的新領(lǐng)域，為研究鋰離子電池的關(guān)鍵性課題提供了有效的技術(shù)條件，發(fā)現(xiàn)了鋰嵌入晶體硅的臨界尺寸效應(yīng)：當(dāng)晶體硅的晶粒尺寸大于150nm時，鋰嵌入晶體硅后會斷裂并粉末化;但當(dāng)硅晶粒尺寸小于150nm時，晶體硅顆粒就不會斷裂或粉末化。這些研究結(jié)果為研發(fā)高能量密度、高功率密度、長壽命鋰電池提供了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。

褚衛(wèi)國首先介紹鋰離子電池發(fā)展趨勢、典型鋰離子電池正極納米材料以及納米技術(shù)提高鋰離子電池電極材料性能的基本原理。通過幾類鋰電正極材料的研究實例說明各種表征方法在鋰電正極材料研究中的作用，并構(gòu)建結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，為發(fā)展新型高性能鋰電正極材料提供指導(dǎo)。最后對不同表征方法在鋰電正極材料研究中的角色進行簡單總結(jié)。最終結(jié)論包括，根據(jù)需要的信息選擇適當(dāng)?shù)谋碚鞣椒?多種表征方法聯(lián)合;多角度選取表征方法，相互印證結(jié)果;表征技術(shù)在特定條件下與分析方法結(jié)合能夠獲取特定重要信息等。

鋰電檢測機構(gòu)：鋰電產(chǎn)業(yè)高速迭代之下，檢測機構(gòu)為鋰電產(chǎn)業(yè)鏈賦能

蘇州瑪瑞柯測試科技有限公司定位于第三方鋰電熱特性和熱安全測試分析并提供技術(shù)咨詢服務(wù)。薛鋼首先主要介紹鋰離子電池的失效分類、鋰離子電池失效原因、鋰離子電池失效常見測試分析方法。常見失效測試分析方法包括成分、結(jié)構(gòu)、形貌、價態(tài)、界面、電性能、熱性能等。薛鋼主要介紹了熱性能分析中的加速量熱儀(ARC)技術(shù)，即通過引入外部熱源誘發(fā)鋰電池的熱失效，進而對造成電池失效的內(nèi)部因素進行數(shù)據(jù)解析。該技術(shù)在鋰電熱失效中的應(yīng)用主要包括材料熱穩(wěn)定性測試和電池?zé)岚踩詼y試。大量案例也表明，加速量熱儀可以從材料層面和電池層面分別探索熱失效的現(xiàn)象、特征和機理，進而對改進電池設(shè)計及性能提供量化數(shù)據(jù)支持。

近年來隨著鋰電池應(yīng)用場景的日益多樣化，鋰電池安全問題也層出不窮。然而在鋰電池安全事故發(fā)生后，國內(nèi)目前卻少有機構(gòu)能對其進行深度的失效分析，找出其失效原因，并制定相應(yīng)的預(yù)防性解決方案。鋰電池的安全并非簡單的電芯材料與結(jié)構(gòu)問題，而是涉及到系統(tǒng)設(shè)計和使用環(huán)境的的綜合性課題，并通常沒有可以重復(fù)的操作流程，需要依據(jù)客戶的案例情況定制分析方案。所以設(shè)計鋰電安全性的失效分析對人才，設(shè)備以及團隊的經(jīng)驗積累都提出了巨大的挑戰(zhàn)。在此次報告中，周健結(jié)合系列實際技術(shù)案例，與大家探討目前國內(nèi)鋰電池失效分析行業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)。具體案例包括CT無損分析觀察電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化、氣質(zhì)分析了解電池劣化機理、電池拆解確認電池失效模式、商用電池異常自放電根源研究等。

2018-2019年部分電動車起火事件，據(jù)不完全統(tǒng)計已經(jīng)發(fā)生50余起!隨著鋰電市場的推動需求，安全檢測已成為重中之重。韓廣帥主要介紹了系列鋰電失效整體解決方案，包括逆向分析流程、正向分析流程等。逆向分析流程包括外觀/電位觀察調(diào)整、氣體抽取、電解液抽出、電池解體寫真記錄、非大氣暴露分析等。正向分析則從正負極材料、隔膜、電解液角度，依次講解了各自的綜合檢測方案。

儀器商：迎合需求，開發(fā)更多更廣泛鋰電解決方案

王志芳主要介紹了雷尼紹inVia顯微拉曼光譜系統(tǒng)在鋰電研究領(lǐng)域的應(yīng)用案例。正極材料方面的應(yīng)用包括微結(jié)構(gòu)變化、材料改性、識別正極材料及循環(huán)產(chǎn)物等。負極材料應(yīng)用包括評價鋰電可逆容量、探測低濃度粘合劑、負極組分及分布、石墨負極劣化評價、探測低濃度粘合劑等。最后，關(guān)于聯(lián)用技術(shù)方面，Raman-AFM聯(lián)用技術(shù)在鋰離子嵌入過程、高空間分辨率(納米量級)下的拉曼成像等。

郝正明主要介紹了島津鋰電檢測的原位檢測技術(shù)。XRD原位分析技術(shù)——產(chǎn)品系列包括中端XRD-6100與高端XRD-7000。在鋰電領(lǐng)域的應(yīng)用包括高低溫附件用于樣品原位的變溫物相分析。電池附件用于鋰電電極材料充放電過程中物相分析等。SPM原位分析技術(shù)——SPM-9700HT和環(huán)境控制艙，應(yīng)用案例包括原位加熱隔膜樣品、電化學(xué)液體池模擬電池內(nèi)部電解液環(huán)境等。XPS原位分析技術(shù)——AxisSupra,全固態(tài)鋰電利用XPS技術(shù)進行相關(guān)原位分析研究等。

王元飛首先介紹了鋰電檢測現(xiàn)行的先關(guān)檢測標準。接著針對這些檢測項目，具體介紹了安捷倫原子光譜產(chǎn)品技術(shù)在鋰電檢測領(lǐng)域的系列檢測方案案例，包括：痕量雜質(zhì)分析-易電離元素干擾消除、電解液直接進樣+光譜干擾消除、主量元素分析等。

陳京一主要介紹了馬爾文帕納科XRD技術(shù)在電池研究中的應(yīng)用情況。在正極材料研究中的應(yīng)用包括物相鑒定及陽離子混排、PIETVELD結(jié)構(gòu)精修計算離子混排等。在負極材料研究中應(yīng)用包括石墨化度、石墨電極片取向性等。并介紹了馬爾文帕納科對分布函數(shù)(PDF)對全散射的分析，為電池材料精細結(jié)構(gòu)及機理研究提供全新實驗室方案，使得在XRD知其然的基礎(chǔ)上，PDF實現(xiàn)知其所以然。