隨著國家對新能源產(chǎn)業(yè)的大力扶持，導(dǎo)致國內(nèi)外很多相關(guān)的企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)及高校等單位加大資金、人員、設(shè)備/儀器各方面的投入，不斷研究新材料提高鋰電池的各方面的性能。鋰電池材料所關(guān)心的結(jié)構(gòu)、性能等，均與電池材料的組成與微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。準(zhǔn)確和全面的了解鋰電池材料的構(gòu)效關(guān)系需要綜合運(yùn)用多種檢測技術(shù)。因此，表征檢測手段也不斷的完善和促進(jìn)著鋰電池領(lǐng)域的進(jìn)步。同時，市場應(yīng)用及客戶要求越來越高，也促使大家對材料的理化分析也越來越關(guān)注。有條件的鋰電企業(yè)及鋰電材料廠都建立有自己的測試中心、理化分析實(shí)驗(yàn)室等。下面介紹下鋰離子電池材料分析及檢測常用的主要實(shí)驗(yàn)室儀器和設(shè)備。

1.X射線衍射儀（XRD）

1）基本原理

X射線照射到晶體上，晶體中各種原子產(chǎn) 生不同的衍射。衍射角度、強(qiáng)度、衍射線的分布規(guī)律取決于晶胞的大小、形狀、位向決定、原子的品種和原子在晶胞中的位置。由此可以根據(jù)衍射線對晶體材料進(jìn)行定性和定量分析。

2）具體應(yīng)用

-物相判定 （ LiCoO2、石墨、無定型碳、金剛石）；
-晶格結(jié)構(gòu)判定 （LiCoO2是層狀結(jié)構(gòu)還是尖晶石結(jié)構(gòu)）；
-晶胞參數(shù)計(jì)算（石墨層間距的計(jì)算）混合物中各物相含量分析。

2.掃描電子顯微鏡（SEM）

1）基本原理

電子槍中燈絲射出電子，與試樣原子作用產(chǎn)生二次電子、被散射電子和特性X射線。檢測二次電子可以觀察形貌，被散射電 子觀察組成，特性X射線可分析元素。試樣深層的二次電子被試樣吸收，只有試樣表面產(chǎn)生的二次電子被檢測，所以用電鏡 只可以觀察到表面形貌。SEM相當(dāng)于一高倍率放大鏡，該設(shè)備最大放大倍數(shù)可達(dá)幾十萬倍。

2）具體應(yīng)用

-正/負(fù)極材料表面形貌觀察及顆粒尺寸測量;
-隔膜紙的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)觀察;

-電芯蓋板焊縫觀察;

-其它各材料表面形貌觀察。

3.能譜儀（EDS）

1）基本原理
是電子束和樣品作用，原子的電子發(fā)生躍遷，有能量差作為特征X射線放出，根據(jù)特征X射線 及射線強(qiáng)度即可判定哪種元素及各元素含量。

應(yīng)用范圍：
用于可進(jìn)行SEM測試的材料的表面元素分析（元素周期表中前三號元素檢測不到）
2）具體應(yīng)用

對于車間制程中異常點(diǎn)元素分析；

對電芯表面腐蝕或其它異常的元素分析；

對正負(fù)極材料的元素分析；

用于辨別正極材料是LiCoO2還是三元正極；

各種材料的元素分析。

4.紅外光譜儀（IR）

1）基本原理

物質(zhì)的分子吸收了紅外輻射后，引起分子的振動-轉(zhuǎn)動能級的躍遷而形成的光譜，因?yàn)槌霈F(xiàn)在紅外區(qū)，所以稱之為紅外光譜。

用途：

高分子材料、有機(jī)材料的定性定量分析

2）具體應(yīng)用

隔膜紙，隔圈，熱縮套管，絕緣片等的定性分析。

6.激光粒度分析儀

1）基本原理

激光照射到顆粒表面產(chǎn)生不同角度的衍射，根據(jù)衍射角的大小，設(shè)備自身模擬計(jì)算出顆粒粒徑的大小，從而測出顆粒的粒徑分布范圍。衍射角越大，顆粒粒徑越小；衍射角越小，顆粒粒徑越大。

2）具體應(yīng)用

不溶于水的粉體材料（粒徑范圍為0.02- 2000um） ；正負(fù)極材料的粒徑分布測試。

7.比表面分析儀

1）基本原理

利用氮?dú)馕�附到不�?guī)則形狀粉體材料表面形成單 分子吸附層，根據(jù)所吸附氮?dú)獾捏w積可以計(jì)算出有多少氮?dú)夥肿�，進(jìn)而可計(jì)算出所有氮?dú)夥肿拥闹薪孛娣e之和即為材料的表面積。比表面就是每克樣品的表面積。

2）具體應(yīng)用

粉體材料及其它不規(guī)則狀物質(zhì)；測試正負(fù)極材料及導(dǎo)電劑的比表面積及孔徑分布。

8.真比重分析儀

1）基本原理

在裝有樣品的樣品池中通入He氣，使He 氣充滿樣品池的空間，顆粒間也充滿了氣體， 這樣可以測到只有顆粒所占有的體積，用天精密天平稱出質(zhì)量，進(jìn)而可以得到真實(shí)密度。

2）具體應(yīng)用

不規(guī)則形狀物質(zhì)； 正負(fù)極材料，注液前電芯內(nèi)部空間體積測量。

9.差示掃描量熱儀（DSC）

1）基本原理

差示掃描量熱儀是在程序控制溫度條件下，測量輸入給待測物和參比物的功率差，從而得到一份熱流率與時間或溫度的關(guān)系圖-DSC曲線。

2）具體應(yīng)用

-定量的測定多種熱力學(xué)參數(shù)；

-隔膜紙等原輔材料的熔沸點(diǎn)、比熱和純度測試；

-爆炸電芯原因分析。

10.熱重分析儀

1）基本原理

熱重分析儀是可以連續(xù)記錄待測物質(zhì)量與溫度關(guān)系的熱天平。

2）具體應(yīng)用

-用于受熱發(fā)生質(zhì)量變化的物質(zhì)的研究。

-了解試樣的熱分解過程

11.加速量熱儀（ARC）

1）基本原理

可以精確測定材料及電芯自身發(fā)生熱反應(yīng)的溫度，及自身產(chǎn)生的熱量會導(dǎo)致材料或電芯本身發(fā)生何種結(jié)果。

2）具體應(yīng)用

-用于材料及成品電芯的熱安全性能分析；

-電解液分解溫度，分解產(chǎn)生的氣壓；

-其它材料的熱反應(yīng)或分解的溫度；

-電芯自身發(fā)生熱反應(yīng)導(dǎo)致爆炸的溫度、爆炸產(chǎn)生的氣壓。

12.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）

1）基本原理

利用流動相中各組分和色譜柱內(nèi)固定相之間的作用力不同，把流動相中各組分分離成單獨(dú)組分流入質(zhì)譜檢測器，再通過高速電子束的撞擊，裂解為不同質(zhì)量數(shù)的碎片，其中帶正電電的碎片通過磁場的作 用落在質(zhì)量分析器，進(jìn)而得到一個離子豐度與質(zhì)數(shù)的質(zhì)譜圖。

2）具體應(yīng)用

應(yīng)用于在300℃時可以汽化的有機(jī)化合物的定性及定量分析。

以上是鋰電材料主要的、常用的設(shè)備和儀器，其他如電導(dǎo)率儀、隔膜透氣度測試儀、粘度測試儀、水分測定儀、電化學(xué)工作站等不在此贅述了。鋰離子電池的安全、機(jī)械、環(huán)境性能等方面的測試設(shè)備和儀器講另文講解。鋰離子電池（含材料、電芯及PACK）的檢測與分析是我們能夠充分保障電池性能的關(guān)鍵所在。請繼續(xù)關(guān)注！