锂离子电池测试技术及使用研讨会 安全问题成重点

2019年3月26日，由仪器信息网主办的“锂电池测试技术及使用”主题网络研讨会线上召开，会议邀请9位锂电池范畴科研专家、第三方测试机构及相关科学仪器加工商技术代表，以在线报告交流形式，同台共议锂电产业高速发展与安全问题凸显新形势下的“测试技术与锂电产业链”协同发展。

近来，锂电池在不断满足并加速普及数码产品、信息化电子产品的需求基础上，新能源汽车的快速发展，推动了动力电池的异军突起，我国已经成为全球最主要的锂电池加工国之一。在“新能源”、“战略新兴产业”标签背书之下，“高性能”与“安全”逐渐成为飞速发展锂电产业的两大关注焦点。两者相辅相成，其发展都离不开全方位测试技术在锂电研发、加工过程中的发挥的紧要作用。

会议中，锂电科研专家、测试机构及仪器商技术代表分别从锂电技术痛点及对测试技术的需求、锂电测试市场的发展之路、锂电测试新技术及难点等与在线网友一一分享探讨，共同为我国锂电产业链的良性发展建言献策。

锂电科研专家：高性能与安全相辅相成，测试技术保驾护航

基础力学问题是制约锂离子电池发展和使用的瓶颈所在，但由于试验困难，对这些基础力学问题的研究还处于初级阶段。这些力学问题如锂离子电池在循环过程中电极材料反复嵌锂和脱锂会引起其体积反复膨胀和收缩，从而导致电极材料和固体电解质膜的疲劳断裂等。利用原位电镜技术，黄建宇研究组在锂离子电池纳米力学研究范畴做出了一些原创性工作。在国际上率先制造出在高真空度电镜中工作的锂离子电池，发明了在原子尺度实时观察锂电池充放电过程的新技术，开创了原位纳米尺度电化学和纳米力学研究的新范畴，为研究锂电池的关键性课题提供了有效的技术条件，发现了锂嵌入晶体硅的临界尺寸效应：当晶体硅的晶粒尺寸大于150nm时，锂嵌入晶体硅后会断裂并粉末化;但当硅晶粒尺寸小于150nm时，晶体硅颗粒就不会断裂或粉末化。这些研究结果为研发高能量密度、高功率密度、长寿命锂离子电池提供了坚实的科学基础。

褚卫国首先解析锂电池发展趋势、典型锂电池正极纳米材料以及纳米技术提高锂电池电极材料性能的基本原理。通过几类锂电正极材料的研究实例说明各种表征办法在锂电正极材料研究中的作用，并构建结构-性能关系，为发展新型高性能锂电正极材料提供指挥。最后对不同表征办法在锂电正极材料研究中的角色进行简单总结。最终结论包括，依据需要的信息选择适当的表征办法;多种表征办法联合;多角度选取表征办法，相互印证结果;表征技术在特定条件下与分解办法结合能够获取特定紧要信息等。

锂电测试机构：锂电产业高速迭代之下，测试机构为锂电产业链赋能

苏州玛瑞柯探测科技有限公司定位于第三方锂电热特性和热安全探测分解并提供技术咨询服务。薛钢首先主要解析锂电池的失效分类、锂电池失效原由、锂电池失效常见探测分解办法。常见失效探测分解办法包括成分、结构、形貌、价态、界面、电性能、热性能等。薛钢主要解析了热性能分解中的加速量热仪(ARC)技术，即通过引入外部热源诱发锂离子电池的热失效，进而对造成电池失效的内部因素进行数据介绍。该技术在锂电热失效中的使用主要包括材料热稳定性探测和电池热安全性探测。大量案例也声明，加速量热仪可以从材料层面和电池层面分别探索热失效的现象、特征和机理，进而对改进电池设计及性能提供量化数据支持。

近年来随着锂离子电池使用场景的日益多样化，锂离子电池安全问题也层出不穷。然而在锂离子电池安全事故发生后，国内目前却少有机构能对其进行深度的失效分解，找出其失效原由，并制定相应的防止性处理方案。锂离子电池的安全并非简单的电芯材料与结构问题，而是涉及到系统设计和使用环境的的综合性课题，并通常没有可以重复的操作流程，需要根据客户的案例情况定制分解方案。所以设计锂电安全性的失效分解对人才，设备以及团队的经验积累都提出了巨大的挑战。在此次报告中，周健结合系列实际技术案例，与大家探讨目前国内锂离子电池失效分解行业的机遇与挑战。详尽案例包括CT无损分解观察电池内部结构变化、气质分解知道电池劣化机理、电池拆解确认电池失效模式、商用电池异常自放电根源研究等。

2018-2019年部分电动车起火事件，据不完全统计已经发生50余起!随着锂电市场的推动需求，安全测试已成为重中之重。韩广帅主要解析了系列锂电失效整体处理方案，包括逆向分解流程、正向分解流程等。逆向分解流程包括外观/电位观察调整、气体抽取、电解液抽出、电池解体写真记录、非大气暴露分解等。正向分解则从正负极材料、隔膜、电解液角度，依次讲解了各自的综合测试方案。

仪器商：迎合需求，开发更多更广泛锂电处理方案

王志芳主要解析了雷尼绍inVia显微拉曼光谱系统在锂电研究范畴的使用案例。正极材料方面的使用包括微结构变化、材料改性、识别正极材料及循环产物等。负极材料使用包括评价锂电可逆容量、检测低浓度粘合剂、负极组分及分布、石墨负极劣化评价、检测低浓度粘合剂等。最后，关于联用技术方面，Raman-AFM联用技术在锂离子嵌入过程、高空间辨别率(纳米量级)下的拉曼成像等。

郝正明主要解析了岛津锂电测试的原位测试技术。XRD原位分解技术——产品系列包括中端XRD-6100与高端XRD-7000。在锂电范畴的使用包括高低温附件用于样品原位的变温物相分解。电池附件用于锂电电极材料充放电过程中物相分解等。SPM原位分解技术——SPM-9700HT和环境控制舱，使用案例包括原位加热隔膜样品、电化学液体池模拟电池内部电解液环境等。XPS原位分解技术——AxisSupra,全固态锂电利用XPS技术进行相关原位分解研究等。

王元飞首先解析了锂电测试现行的先关测试标准。接着针对这些测试项目，详尽解析了安捷伦原子光谱产品技术在锂电测试范畴的系列测试方案案例，包括：痕量杂质分解-易电离元素干扰消除、电解液笔直进样+光谱干扰消除、主量元素分解等。

陈京一主要解析了马尔文帕纳科XRD技术在电池研究中的使用情况。在正极材料研究中的使用包括物相鉴定及阳离子混排、PIETVELD结构精修计算离子混排等。在负极材料研究中使用包括石墨化度、石墨电极片取向性等。并解析了马尔文帕纳科对分布函数(PDF)对全散射的分解，为电池材料精细结构及机理研究提供全新试验室方案，使得在XRD知其然的基础上，PDF实现知其所以然。

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