基于場發射掃描電鏡和Image J的鋰電池隔膜孔隙率研究

尤雅芳， 茆漢軍， 袁璋晶

(1.聚烯烴催化技術與高性能材料國家重點實驗室，上海200062；2.上海化工研究院有限公司，上海 200062；3.上海市聚烯烴催化技術重點實驗室，上海 200062)

0 前言

鋰電池隔膜作為鋰電池的重要組成部分，是具有納米級微孔結構的高分子功能材料[1-3]，其主要功能是防止兩極接觸而發生短路，同時使電解質離子通過。鋰電池隔膜已經成為制約鋰電池技術發展的關鍵材料。近年來，新能源汽車需求量日益增加，而目前國內的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)高端濕法隔膜材料因資金及技術的壁壘，導致產能不足，無法滿足生產需求[4]。

從美國先進電池聯盟的相關規定可以看出，隔膜的微孔孔徑分布越均勻，電池的電性能越優異[5-6]。目前，孔徑的分布主要采用掃描電子顯微鏡(SEM)進行觀測[7-9]，但僅靠肉眼觀測圖片，對孔隙率的表征會有一定誤差。研究表明孔隙率會直接影響鋰電池隔膜的性能。毛繼勇等[10]對不同孔隙率的隔膜進行了研究，結果表明：孔隙率對鋰電池的內阻、儲存、放電等性能均有影響。因此，若要更準確形象地獲得材料的孔隙率，就需要運用圖像處理軟件與SEM結合，以實現隔膜孔隙分布及其定量分析的需求。

Image J軟件是一個用Java語言開發的圖像處理和分析平臺，具備各種圖像處理和分析功能，軟件授權為免費、開源[11-13]。Image J軟件能夠快捷處理各種圖像，同時減少圖像數據處理繁瑣的操作過程。因此，基于Image J 軟件，對UHMWPE鋰電池隔膜的SEM圖像進行數值處理，獲取隔膜的孔隙率信息并保存，從而形象地描述隔膜表面的結構細節，提高鋰電池隔膜孔隙率評定的準確性，為研究高水平UHMWPE鋰電池隔膜提供了技術支持。……