随着新能源汽车的发展，锂离子电池的地位不断攀升，需求也迎来了爆发式增长。扫描电镜作为一种大型分析测试仪器，常用于观测电池极片表面活性物质颗粒的形貌、尺寸、状态及分布，搭配能谱仪还可测试成分组成及分布情况。

图1电池内部结构图（图片来源于网络）

1. 什么是电池极片

锂离子电池按照结构可拆分为电化学反应单元、电解液和外壳三部分，其中电化学单元由正极极片，隔膜和负极极片组成，正极极片以铝箔为基材，两侧分别涂覆由活性物质颗粒、粘结剂、添加剂等组成的正极涂层，常用的正极活性物质颗粒有三元镍钴锰酸锂和磷酸铁锂；负极极片以铜箔为基材，两侧分别涂覆负极图层，常用的负极活性物质颗粒为石墨。正负极片作为锂离子电池的电化学反应载体，是整个电池及电池制造的核心。

2. 电池极片的制备工艺

极片制造工艺主要包括搅拌、涂布、辊压和分切四部分。

1）搅拌：将正负极活性物质、导电剂、粘结剂等与溶剂混合，通过高速搅拌制成均匀的正负极浆料。

2）涂布：将正负极浆料分别均匀涂覆在基材上，经干燥后形成所需的正负极涂层。

3）辊压：选取合适的压缩比，通过压辊将正负极涂层进一步压缩定厚。

4）分切：将整条宽幅极片切割成所需宽度的多条极片，便于后续的电池组装。

3.电池极片在扫描电镜下的观测结果

下图是在FE-2050T场发射扫描电镜下观测的电池极片表观形貌，图2为腔室内E-T探测器拍摄，可见图像立体感强。电池极片表面颗粒尺寸不均，形貌多为球形和多面体形，经辊压工艺处理后表面相对平整。

图2 电池极片SEM图（2kX）

图3和图4为镜筒内In Beam SE探测器拍摄，表面细节清晰可见。活性物质颗粒为层状结构，且存在碳纳米管（CNTs）导电剂以网状结构地覆盖在活性物质颗粒表面和填充在颗粒间隙附着于表面。其中，图4能看到清晰的CNTs附着在活性颗粒表面。

图3 电池极片SEM图（20kX）

图4 高倍下活性颗粒表面碳纳米管的SEM 图

在新能源电池研发过程中，扫描电子显微镜可以通过多尺度、多维度和原位表征能力，为新能源电池能量密度提升、循环寿命延长及安全性保障等提供关键数据支撑，不仅可用于测试材料表面的细节，配合EDS可提供有效的元素组成信息，还能用作失效分析检测。扫描电镜已成为材料研发、工艺迭代和失效分析中不可或缺的表征工具。