隨著新能源車市場占有率不斷增加，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界面（SEI）膜，鋰枝晶在生長過程中會不斷消耗電解液并導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致鋰離子電池內部短接，造成電池的熱失控引發(fā)燃燒爆炸。
關于鋰枝晶的生長機理在學術界還存在爭論。由于鋰離子電池怕水怕氧，常用的表征 SEI 的技術手段非常有限。利用各種電鏡技術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重要。
圖1 鋰枝晶生長穿刺隔膜，并且有“Dead Li”產生，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。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移杯中，轉移到手套箱外部的掃描電鏡中觀察。此方法操作復雜，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。
飛納電鏡獨特的設計滿足手套箱中使用：
1、內置 27 組減震單元以及耦合式光路結構設計雙重防震設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。無需頻繁開關手套箱更換燈絲。（手套箱開關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、獨特的樣品杯設計，樣品臺取放、調節(jié)簡易（避免了手套箱內無法靈活操作）。
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鋰電池作為一種新興能源儲備介質，其憑借綠色無污染以及可以循環(huán)使用等性能正受到人們的高度關注。鋰離子電池的制備工藝十分嚴格，一般的生產廠家均采用以下步驟：合漿、涂膜、烘干、輥壓、分切、組裝等。在鋰離子電池制作過程中，zui初的電池漿料的質量將影響后序所制備電池的質量及其產品的性能。
鋰離子電池漿料是由活性物質（正負極材料）、導電膠液（黏結劑、導電劑）等，通過攪拌的方式均勻分散制備而成的。為了追求更優(yōu)異的電化學性能，電池行業(yè)對電極漿料的粒徑要求更高，而導電膠液的粒徑尤為關鍵。導電膠液的首要作用是提高電子電導率。導電膠液在活性物質之間、活性物質與集流體之間起到收集微電流的作用以減小電極的接觸電阻，提高鋰電池中電子的遷移速率，降低電池極化。導電膠液的粒徑、形態(tài)和微觀結構是影響導電性能的重要因素。
目前傳統(tǒng)的導電膠液的制備都是在雙行星攪拌機中完成的。盡管目前在電池生產技術上已日趨成熟，但得到的產品常會出現(xiàn)混合分散不均勻、導電粉體顆粒與黏結劑接觸不均勻、易分層和發(fā)生硬性沉淀等一系列問題。
案例：微射流高壓納米均質機分散導電膠液
1. 案例描述：國內知名的鋰電池公司的導電膠液樣品，在采用行星式攪拌分散后，粒徑D90數值為6mm，達不到所需的zui佳粒徑分布要求。所以尋求全新的研磨分散方式。
2. 應用解決方案：微射流高壓納米均質機
由于該設備的高壓噴射原理能夠在短時間內產生巨大的剪切力，碰撞力，氣穴力，從而將大量能量集中作用于物料，使物料的成分以完全的均質的狀態(tài)存在，能夠大幅提升效率。
3. 導電膠液（碳納米管+SP+PVDF）均質實驗過程：
將導電膠液攪拌0.5小時，隨后放入高壓納米均質機處理5次，見下圖所示。
4. 實驗結果：
| 粒度 | 均質分散前（紅色） | 均質分散5次后（藍色） |
| D10 (mm) | 0.079 | 0.034 |
| D50 (mm) | 1.189 | 0.063 |
| D90 (mm) | 6.097 | 1.504 |
用激光粒度儀測量均質前后導電膠液的粒徑分布情況。從上圖看出，經過5個循環(huán)分散后，導電膠液的粒度有明顯的下降。其中，D90數值從6.097mm下降到了1.504mm。說明內部的團聚被大幅打開。
使用Fungilab V-Pad L型粘度計進行粘度測試，測試條件：L3轉子，轉速12r/min。測試結果：均質前，導電膠液的粘度為1200cp。均質機處理5次后，粘度降至828cp。
將均質處理后的導電膠液和鈷酸鋰混合攪拌成漿料。經測試，漿料的粘度有所降低，更能滿足涂布所需的粒度要求，有利于提升主材的固含量。穩(wěn)定性也比之前更好一些，大大降低成本，提高產品質量。
結論：
通過上述實驗可以證明采用微射流高壓納米均質機能有效解決客戶關于導電膠液分散的需求。此外，由于實驗室型與生產型設備都采用相同的分散單元，并能使用相同的參數。所以無須擔心放大生產后，分散品質的繼承性問題，這對于產品的擴大化生產有重要的意義。
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