掃描電鏡在隔膜材料中的應用

圖一：隔膜產業鏈示意圖

濕法工藝又稱為熱致相分離法(TIPS)，主要利用熱致相分離原理生產單層PE 隔膜。濕法工藝的基本過程為：在高溫下將聚合物溶于高沸點、低揮發性的溶劑中形成均相液，然后降溫冷卻，形成液固或液液相分離，再將其中的高沸點溶劑萃取，經過干燥、熱處理等工序獲得一定結構形狀的高分子微孔膜。

圖二：濕法隔膜生產工藝流程

從工藝環節來看，兩種方式的主要區別在于成孔方式，干法工藝通過拉伸，而濕法通過溶劑萃取和相分離成孔。簡單來說，是否需要溶劑也是兩者最主要的差異。

圖四：干法隔膜低電壓下成像結果

盡管目前商用鋰離子電池隔膜多以聚烯烴材料為主，但也存在許多缺陷。干法隔膜的缺點是該微孔膜生產過程中沒有進行橫向拉伸，使用時橫向易開裂；批量生產的電池內部微短路機率相對較高；電池安全、可靠性不高。而濕法工藝需要大量的溶劑，易造成環境污染；與干法工藝相比設備復雜、投資較大、周期長、成本高、能耗大；因只能生產較薄的單層PE材質的膜，熔點只有130 ℃，熱穩定性較差。

圖五：聚烯烴基膜表面改性示意圖

如下圖六所示，利用賽默飛超高分辨場發射掃描電鏡Apreo 2所拍攝的濕法隔膜表面和表面進行陶瓷涂覆改性的濕法隔膜。憑借鏡筒內完善的“三位一體式”探測器系統，在低電壓下清晰觀察涂覆層中PVDF和陶瓷層的分布狀態。