在锂电池的生产制造过程中，异物对锂电池的性能和安全性有着非常严重的影响。特别是金属异物在电池内部会引起的枝晶、隔膜穿孔等问题，会导致电池短路、自放电率升高，甚至会引发火灾、爆炸等严重的安全隐患。

　　另一方面，被视为下一代电池技术重要发展方向的固态锂电池，因其采用固态电解质，相较于传统液态电解质的锂电池，具有更高安全性、更长寿命和更高的能量密度。但目前固态锂电池仍有很多亟待解决的技术难题，例如固态电解质的稳定性不足、离子传导率较低、正负极与固态电解质的界面接触阻抗较高、金属锂负极易膨胀等问题。

　　无论是当前锂电池生产过程中存在的异物问题，还是下一代固态锂电池研发面临的技术难题，都对深入研究锂电池材料的微观结构提出了极高要求。而电子显微镜作为探索微观世界的“王牌利器”，已成为突破锂电池材料及固态锂电池材料显微表征难点不可或缺的工具之一。

　　在日前举行的第九届动力电池应用国际峰会(CBIS2024)上，赛默飞世尔科技(中国)有限公司相关业务专家王慧敏，在题为《锂离子电池研发与生产中的显微表征难点及解决方案》的主题演讲中，针对锂电池、固态电池材料显微表征的难点，提出了赛默飞的解决方案，助力电池生产。

图为赛默飞世尔科技(中国)有限公司相关业务专家王慧敏发表演讲

　　利用聚焦离子束显微镜进行透射样品制备，进而利用透射电镜对固态电解质等储能材料进行高分辨尺度表征，是研究机理的有利手段。然而在这些储能材料的制备和表征过程中，会面临许多挑战，例如锂金属负极对于空气极其敏感，如何能在保持材料本征特性的条件下，进行材料转移及制备;固态电解质极易被电子辐照损伤，如何观察到其本征形貌等。针对这些挑战，赛默飞均提供了相应的解决方案。

　　电池制造中使用的许多材料，都对空气非常敏感，如锂金属、硫化物固态电解质、充电电极等，它们对空气中的水分和氧气都很敏感。在处理这些空气敏感材料时，必须在没有氧气和水分的环境中处理，以防止它们降解或性质改变。

　　针对空气敏感材料，赛默飞推出全新的惰性气体样品保护与转移系统(CleanConnect)，实现隔绝空气的转移，保证微观结构与化学成分的稳定性。据介绍，该系统利用惰性气体如氩气，来创建一个无氧和无水分的环境，可实现空气敏感样品从手套箱转移到扫描电镜、双束电镜中，进行分析表征或透射电子显微镜样品制备，再到透射电子显微镜中，进行原子级分析表征的需求。该解决方案可帮助客户拓展敏感材料的研究边界，更好地探索未知领域。

　　针对电子束敏感材料，赛默飞推出冷冻双束电镜(Cryo-FIB-SEM)与冷冻透射电镜(Cryo-TEM)成像解决方案等。例如隔膜、固态电解质、MOF、钙钛矿等材料，对电子束非常敏感，电子束易诱发阳离子迁移产生相变，或直接打坏样品。赛默飞通过在电镜中加装一系列冷冻部件，形成一整套冷冻的方案。王慧敏举例称，含电解液的隔膜样品，可以在冷冻制备舱中进行冷冻，传输至电镜中进行冷冻切割观察，或制备出薄片，如果需要对其进行透射电镜原子级别的观察，也可以传输至透射电镜中进行观察。下图是赛默飞利用冷冻电镜制备的含电解液与铜枝晶的隔膜截面，可以看到隔膜样品没有损伤。

　　此外，针对电池生产过程中异物的管控，赛默飞还研发出了扫描电镜和颗粒物全自动分析的解决方案。通过该解决方案，可以在生产产线将异物颗粒识别出来，进行一系列自动颗粒的分析，根据得出的能谱图自动生成报告，将颗粒物的类型进行分析归类，助力电池生产。

　　据介绍，赛默飞世尔科技(纽约证交所代码：TMO)是赋能科技进步的全球领导者，目前的年营业收入超过400亿美元，致力于携手客户使世界更健康、更清洁、更安全。赛默飞自1982年正式进入中国，至今已在中国发展超40年，其总部位于上海，在北京、广州、香港、成都、沈阳、西安、南京、武汉、济南等地设有分公司。

　　赛默飞世尔科技能够为客户提供一整套，包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室综合解决方案。近年来，赛默飞聚焦锂离子电池行业，其从研发到来料控制、质量控制到失效分析等，都有非常完整的解决方案。