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2020-04-15 19:32

锂电材料截面微观分析——离子束研磨

来源: http://www.l-victor.com    作者:领拓仪器    浏览:199

锂电材料截面微观分析

 ——离子束研磨

引言

伴随着经济全球化进程和化石燃料的大量使用,环境污染和能源短缺的问题日渐突出。为了减少化石燃料使用过程的污染,发展风、光、电可持续再生能源及新型动力电池和高效储能系统,实现可再生能源的合理配置及电力调节,对于提高资源利用效率,解决能源危机和保护环境都具有战略意义。

锂离子电池具有比能量高、低自放电、循环性能好、无记忆效应和绿色环保等优点,是目前最具发展前景的高效二次电池和发展最快的化学储能电源。近年来,锂离子电池在航空航天领域的应用逐渐加强,火星着陆器、无人机、地球轨道飞行器、民航客机等航空航天器中,锂离子电池的身影随处可见。随着节能环保、信息技术、新能源汽车及航空航天等战略性新兴产业的发展,科研工作者们亟需在材料创新的基础上研发具有更高能力密度、更高安全性的高效锂二次电池。

锂电池材料的研究主要集中在正负极材料及隔膜材料的形貌、结构、成分、电学特性等方面。例如,正负极材料中不同成分的分布和孔隙决定了锂离子或者电子在电极中的迁移能力,隔膜材料中孔隙的大小和均匀性决定了载流子在正负极之间的迁移能力,电池充放电后电极及隔膜材料的成分变卦可以判断出电解液的优劣等等。

   离子束研磨俗称CP在锂电池研究应用及其广泛,极片、粉末和隔膜的截面切割可以完美呈现出内部的结构,从而帮助锂电行业相关材料的研究及工艺的改进。下面是我们采用徕卡三离子束切割分别对正负极,粉末,隔膜等常见的锂电材料进行切割处理后的电镜图片。

  1. 负极材料

上图是经过离子束切割加工后得到的截面,电极中的颗粒没有被破坏,清晰可见。如直接用刀片切割负极材料,内部孔隙全被破坏。

 

二、粉末颗粒截面

      

 

 

同样,正极材料中含有多种锂的金属化合物,其内部结构也很复杂。上图是通过离子束切割后观察到的粉末内的截面结构。、

 

三、正极材料

 

 

四、隔膜材料

 

锂电池隔膜材料通常为多孔的聚合物薄膜,易荷电且易损伤。下图为离子束切割所做的隔膜截面。

 

 

结语

   从上述的图片可以看出,如果需要做电池材料的微观结构分析和判断,必须要经过离子束研磨的制样方式才能得到。迄今为止,离子束研磨是锂电微观结构分析最常见也是最有效的一种制备手段。


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