概述
在上期里，我們借助掃描電子顯微鏡對鋰電池負極材料進行了細微結構的表征和組成元素的分析，讓我們對于電子顯微技術在電池負極材料中的應用有了相應的理解。本期小編繼續帶領大家了解掃描電子顯微鏡技術在電池隔膜研究中扮演的角色。
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，防止電池出現內部短路;二、隔膜具有微觀程度上的孔洞結構，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結構，小編決定從表面和截面兩種狀態下進行分析。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(PS：具體制備方法，請查看上期內容，容小編偷個懶)。
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，放大后可以發現，隔膜表面存在著大量的孔洞結構。將樣品進一步放大可以發現，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，因此分析隔膜內部的孔洞結構具有重要意義。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。隔膜內部的孔洞相互貫通，并且由隔膜表面延伸至內部。由放大圖像可知，隔膜的孔洞是由數十納米的纖維形成的。
圖2. 鋰離子電池隔膜截面的SEM圖像
結論
通過掃描電鏡對隔膜細微結構的分析，可知鋰離子電池隔膜的內部存在著大量的無序孔洞結構，孔洞的尺寸在100至200納米之間。二次電池發展至今，大量新型電池涌現，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。
