倒计时1周 | 先进表征分析技术助力锂离子电池失效分析网络研讨会

主要从事高能量密度二次电池(锂离子电池、金属锂电池和全固态电池等)关键材料结构和界面表征、机理研究和失效分析，尤其擅长采用冷冻电镜技术研究辐照敏感材料。至今已在Nature、Nature Materials、Chemical Reviews、Joule、Energy & Environmental Science、Journal of American Chemical Society、Nano Letter、Nano Energy等国际知名学术期刊上发表学术论文70余篇，引用5000余次。

1. 在国际上率先将结构生物领域中的冷冻电镜技术引入到二次电池领域，研究了辐照敏感的电池材料及其界面的微观结构，尤其是备受关注的石墨、硅和金属锂负极，从而成功地联接了结构修饰、性能改善和条件控制等环节；

2. 结合化学滴定和气相质谱，开发了准确区分和定量活性/非活性金属锂和锂-硅合金，揭示了固体电解质界面SEI膜的结构、成分、演变及其与活性物质的相互作用，并提出界面改性等策略以提高金属锂和锂-硅合金的电化学可逆性；

3. 采用多种表征手段解析全固态电池的界面问题，分析了复杂界面对电荷转移、离子输运、机械性能、安全性能和电化学性能的影响，指出界面调控和修饰是提高全固态电池性能的关键。

Brandon 的专业背景主要集中在材料表征以及电子材料和聚合物的开发领域。他在各种分析技术方面拥有超过二十七年的丰富经验，并且在扫描电子显微镜（SEM）和聚焦离子束（FIB）研究方面有超过二十年的深入探索。Brandon目前专注于惰性气体样品转移工作流程和冷冻等离子体聚焦离子束-扫描电子显微镜（PFIB）在空气敏感和电子束辐照敏感材料中的应用。同时，他也是 MSA、MRS 和 IEEE 的成员。

锂离子电池的失效分析过程以锂电池失效为出发点，根据电池的失效现象，对电池进行电池外观检测、电池无损检测、电池有损检测以及综合分析。所谓电池有损检测是指通过电池拆解、极片观察及材料测试分析来确定正负极片、活性材料以及隔膜等因素在电池失效中的作用。采用多模式、多尺度成像技术准确表征失效电池材料和极片对于电池失效分析不可或缺，而其中：

1. 准确定位电芯失效位点，对其内部从二维到三维，从极片尺度到原子尺度的结构信息进行深入解析；

2. 在本真状态下对失效电池的极片和材料尺度的结构信息进行表征；

3. 获得具有统计意义的结构信息量化结果，实现从图像到数据的转化。

是电池工作者对电池进行失效机制的分析中遇到的挑战。赛默飞致力于提供全面的锂离子电池成像和表征解决方案是学术界和工业领域开发更优电池的无可替代的工具。

拥有多年在消费、动力和储能电池研发与管理方面的丰富经验，曾在多家主流新能源电池企业及主机厂担任资深工程师、研发经理、总监、大区经理等职务，并主持和参与了多项国家及省部级电池研究项目。具备插电式混合动力、纯电动、储能电池及消费电池的全面研发和量产导入经验。成功开发了国内首款量产三元42Ah PHEV2动力电池、超高速叠片全系三元铁锂电池、超快速5C动力电池，以及能量密度高达360Wh/kg的车用量产半固态电池和快充电池，其快充速度可达到6C。所领导开发的电池产品已广泛应用于苹果、宝马、长城、吉利、蔚来以及国内大型储能客户。

失效现象的范围通常会与失效模式的范围有所重叠。失效现象更侧重于对具体现象的直接描述，属于对失效过程的信息收集和记录；而失效模式则通常被理解为失效的性质和类型，是对失效的一种归类和划分。锂电池的失效现象是电池失效表现的一个重要集合，对其进行准确的定义和分类是十分必要的。这不仅有助于更好地理解电池失效的根本原因，还能为改进电池设计和提高其可靠性提供重要依据。

在锂电池的失效分析中，常见的失效现象包括但不限于容量衰减、内阻增加、热失控、短路和电解液降解等。这些现象的背后，往往隐藏着复杂的物理和化学变化。例如，容量衰减可能与电极材料的循环稳定性有关，而内阻增加则可能是由于电解液的分解或电极表面形成了不导电的固体电解质界面膜（SEI）。热失控现象则可能源于电池内部的局部短路或外部环境温度过高，导致电池材料发生剧烈的放热反应。

通过对这些失效现象的深入研究，能够揭示出锂电池在实际应用中的潜在风险和性能瓶颈。这就需要运用多种先进的分析技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和电化学阻抗谱（EIS）等。这些技术可以提供关于电池内部结构变化、材料相变、电化学反应动力学等方面的详细信息，从而帮助研究人员更准确地识别和定位失效原因。

孙秀荣，毕业于北京科技大学材料学专业，研究课题专注于金属材料相关。拥有近10年的电镜相关使用经验（SEM/SDB、EDS、EBSD、CP等），擅长材料微观形貌、成分、结构表征分析，对各种类型样品的表征分析具有丰富的经验和心得，目前主要从事扫描电镜和双束电镜的市场拓展工作。

郝维慧，于2016年在中南大学获得材料科学硕士学位，并在同一所大学获得了学士学位。在锂离子电池行业的材料表征和失效分析方面拥有丰富的经验，曾在全球领先的公司锂电公司和消费类电子产品公司担任材料分析和失效分析工程师。对于成像表征技术，如TEM、FIB-SEM、SEM和CT，在电池的研究、质量控制和失效分析应用有丰富的经验和深入的理解。

从材料制备到产品使用的过程充满着可变性、复杂性， 因此对锂电池失效分析不能仅局限于电池关键材料的失效，同时要对材料结构、电极结构、制造流程和失效表现等进行综合考虑。赛默飞的扫描电镜和双束电镜技术在原材料质控和工艺过程监控及成品失效分析中提供了多种成像分析表征方案。

“工欲善其事，必先利其器”。将锂电池失效分析之逻辑与电子显微镜表征技术相结合，必能激发新的火花。此结合不仅可深入揭示电池材料与结构之退化机制，亦能为优化电池设计与制造工艺提供珍贵见解，从而提升电池之性能与可靠性。