在锂电行业中，从原材料到电池，常常要使用的检测测量设备有哪些呢？今天江子才给大家列一个目录

  除了电池的测量，具体到原材料，四大主材中要使用到的测量设备大致如下表所示>

  以下就一些主要的检测分析设备做简单的介绍。因为篇幅有限，本文会分为上中下三篇，此为中篇。

  电化学工作站在电池检测中占有主体地位，它将恒电位仪、恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合，既可以做三种基本功能的常规试验，也可以做基于这三种基本功能的程式化试验。在试验中，既能检测电池电压、电流、容量等基本信息参数，又能检测体现电池反应机理的交流阻抗参数，从而完成对多种状态下电池参数的跟踪和分析。

  电化学工作站是通过小振幅的电压/电流为扰动信号，获得电池体系随扰动的变动情况，包括电池里面阻抗、电极可逆性等。

  常用的电化学测试方法有计时电流法（CA）、计时电位法（CP）、开路电位（OCP）、循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)、差分脉冲伏安法(DPV)、常规脉冲伏安法(NPV)、方波伏安法(SWV)、交流阻抗（EIS）等。我们最常用的是EIS交流阻抗谱图和循环伏安法。

  交流阻抗方法是用小幅度交流信号扰动电解池，并观察体系在稳态时对扰动的跟随的情况，同时测量电极的交流阻抗，进而计算电极的电化学参数。从原理上来说，阻抗测量可应用与任何物理材料，任何体系，只要该体系具有双电极，并在该双电极上对交流电压具有瞬时的交流电流相应特性即可。

  循环伏安法是在一定电位下测量体系的电流，得到伏安特性曲线。根据伏安特性曲线进行定性定量分析。如果施加的电位为等腰三角形的形式加在工作电极上，得到的电流电压曲线包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向扫描，产生还原波，那么后半部分电位向阳极方向扫描时，便产生氧化波，该法称为循环伏安法。如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差。

  控制系统：包括温度控制器、气体流量计和电位控制器等相变阴极室：即工作电极，其选定决定了实验测量范围

  参比电极：一般选择Ag/AgCl电极或Hg/Hg2SO4电极作为参比电极

  测试方形/软包/圆柱电池的电化学阻抗谱图EIS（反应电池里面欧姆和极化内阻）、循环伏安特性CV（反应电极物质及电解液的电化学过程及可逆性）、原位EIS+恒流充放电（不同SOC下原位电池的阻抗）、导电率测量、三电极系统阻抗及极化分析（正负极在充放电过程中的极化曲线）、塔菲尔曲线分析（金属腐蚀的速率）等。

  热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度的关系，通常使用到的有热重-差热分析仪（TG-DTA）、等温量热仪（IBC）、绝热量热仪（ARC）。主要用来研究材料的耐热性和组分。>

  TG-DTA，将样品和参比物一起进行升温（可以从室温升到约1500℃），当样品没发生化学变化时，样品温度和参比物温度相同，温差为0，温差电势为0 。当试样在某一温度下发生物理或化学变化时，会放出或者吸收一定的热量，此时温差热电势就会偏离基线，出现差热峰。

  根据某一热效应是否对应质量变化，有助于判别该热效应所对应的物化过程（如区分熔融峰、结晶峰、相变峰与分解峰、氧化峰等）。在反应温度处知道样品的当前实际质量，有利于反应热焓的准确计算。

  IBC，是基于等温量热原理设计，在测量过程中，仪器利用冷却系统保持电池温度恒定，测量电池与外界交换的热量。

  TG-DTA：测试固体物质的熔点、材料热分解测试、材料热稳定性测试。测试对象可以是固体、液体，电池极片、隔膜均可。

  IBC：电池（部分模组）在正常工况、正常温度范围内的电池产热量测量、电池比热容测量。

  ARC：电池充放电时温升及速率、电池热失控测试、挤压/过充/短路过程温升速率及产热总量、正负极及电解液材料热失控测试。

  色谱仪：是一种分离和分析仪器，利用不一样物质在不同相态的选择性分配，以流动相对固定相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。

  利用电磁力将被电离的混合物试样按质荷比分离进行定性和定量分析的仪器。质谱仪QTOF 质谱系统具有二级（ MS/MS ）快速扫描功能，使 QTOF 既可以与液相色谱联用，也可以和气相色谱联用。

  这几个设备能联用，故而放在一起进行介绍。比如常用的UPLC-GC-QTOF就是超高效液相色谱仪+气相色谱仪+质谱仪。

  质谱分析是一种测量离子荷质比(电荷-质量比)的分析方法,其基础原理是使试样中各组分在离子源中发生电离（样品要先离子化），生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。能够说是称量离子质量的一种工具。

  GC 气相色谱仪是以气体作为流动相（载气）。当样品由微量注射器“注射”进入进样器后，被载气携带进入填充柱或毛细管色谱柱。由于样品中各组分在色谱柱中的流动相（气相）和固定相（液相或固相）间分配或吸附系数的差异，在载气的冲洗下，各组分在两相间作反复多次分配使各组分在柱中得到分离，然后用接在柱后的检测器根据组分的物理化学特性将各组分按顺序检测出来。

  UPLC-GC-QTOF：可用于测量电解液成分、添加剂结构信息、电解液分解产物分析、原料杂质分析、SEI膜成分分析等。GC：电解液溶剂的定量和定性分析、NMP纯度、极片中NMP含量测试、电解液有机原料纯度分析等。

  这个就不需要多言了。我们锂电行业做材料的企业，自己本身不做电池，为了清楚自己的材料的克容量、容量发挥、首效、循环、不同倍率下的电性能等时候，在材料产出会进行扣电测试。电池企业在对材料电性能评测时，不会一来就放到产线进行批量生产。故而将材料通过组装成扣式电池，通过充放电来观察材料的电性能。可以说应用十分普遍。>

  首先我们应该组装扣电，组装扣电你能够理解为一个非常mini版的电池线，先把材料来混合匀浆，再涂覆到箔材上面形成极片，极片进行烘烤去除水分，而组装工作则是在手套箱里面进行的，将锂片、隔膜、电解液、材料极片按照一定顺序放入扣电壳内，然后将扣电压实盖上。最后将组装好的扣电放到测试柜，设定一定的充放电倍率、电流、电压、充电方式等，通过输出的电压容量曲线、数据最终反馈材料的电性能。

  整个扣电测试过程由扣式电池组装（匀浆、涂覆、烘烤、组装）和扣电柜测试构成。组装在手套箱进行，需注意去除锂片表面氧化物和确保手套箱氛围；充放电过程需确保测试柜外环境需要控制在一个合适的且波动较小的状态，温度某些特定的程度会影响测点测试结果。

  正极、负极材料的首次充电容量、首次放电容量、首次库伦效应、材料在不同倍率下的电性能、材料循环测试等等。

  是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线，此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。液体在固体材料表面上的接触角, 是衡量该液体对材料表面润湿性能的重要参数。通过接触角的测量能够得到材料表面固-液、固-气界面相互作用的许多信息。为了测试液体对固体的浸润性，能够正常的使用接触角测试仪。

  一滴液体落在水平固体表面上，当达到平衡时，形成的接触角与各界面张力之间符合杨氏公式（Young Equation）:γ = γ + γ×cosθ由它可以预测如下几种润湿情况：1）当θ=0，完全润湿；

  简而言之，若θ90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角越小，表示润湿性越好；若θ90°，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在表面上移动。

  毛细现象中液体上升、下降高度h。h的正负表示上升或下降。浸润液体上升，接触角为锐角；不浸润液体下降，接触角为钝角。

  上升高度h=2*表面张力系数/（液体密度*重力加速度g*液面半径R）。上升高度h=2*表面张力系数*cos接触角/（液体密度*重力加速度g*毛细管半径r）。

  接触角测量仪主要由光源、注射单元、样品台、采集系统、分析软件五大部分所组成，设备是采用光学成像的原理。