SEM为直径很小只有几纳米的的电子束探针,而SICM为直径50-100nm填充有电解质的纳米毛细管,所以SEM的分辨能力更高,能看到更小尺度下的表面细节。 SEM的扩展能力较强,除了利用二次电子和背散射电子对样品形貌和相对的成分分布情况进行观察外,还可以结合EDS或WDS进行元素的定性和定量分析,结合EBSD对晶体取向进行分析等等,并且扫描电镜的舱体一般有很大空间,方便进行各类原位集成。
锂电材料的形貌和尺寸会影响到电池的核心性能,使用扫描电镜可以观测样品的表面形貌,并对尺寸进行精确测量。如对正极材料,比较致密的材料具有较高的体积能量密度,单位体积内存储的电量更高;而疏松多孔的材料可能会具有更高的倍率性能。对负极材料如石墨,石墨片层的取向和厚度会影响锂离子的嵌入和脱嵌能力。正负极颗粒的尺寸大小和粒形会影响电池浆料和极片的制备。隔膜的孔径尺寸也会影响锂离子的迁移效率和电池的安全性。
展开钨灯丝可以检测隔膜,但是在隔膜检测中,钨灯丝类的扫描电镜比较适合对隔膜的完整性进行检测,如观察隔膜是否有破裂、异物等情况,来评价隔膜的质量。如果想要清晰地观察隔膜表面的精细形貌并进行孔径统计,一般还是需要使用具有低压高分辨能力的场发射扫描电镜。
展开扫描电镜结合能谱(EDS)可以对元素含量进行相对定量,一般使用无标样定量分析方法,如果对准确性要求极高可以采用有标样定量分析方法。如果对元素定量有更高要求,也可以使用波谱(WDS),检测限可低至0.01%左右。
展开电池的充放电过程是一个复杂的电化学过程,造成电池容量衰减的因素有很多,充电并不一定会使锂电池损耗越来越小,具体和充放电过程中选择的条件也有关系。
展开影响电池爆炸起火的原因有很多,过充、撞击、短路、高温环境等都有可能引发安全性事故。当电池中含有金属杂质时,经过氧化还原可能会形成金属单质,此外锂电池在充放电过程中可能产生锂枝晶,这些都有可能造成隔膜穿刺、电池短路。使用扫描电镜结合能谱,可以对锂电材料的清洁程度进行检测,统计其中含有杂质的种类和尺寸。此外,使用扫描电镜还可以观察锂枝晶的生长情况和隔膜的缺陷,综合评估电池材料的质量,保证电池的安全性
展开影响锂离子电池使用寿命的因素有很多,包括材料的老化衰退、充放电方式、温度、电池模组组装方式等等。对于材料而言,锂电池的寿命主要和正负极活性物质和电解液有关,在使用过程中,电池里的活性物质会有很大的损耗,造成容量的下降,影响电池的使用寿命,一般低于原本电池容量的70~80%时认为电池的寿命已尽。提升电池的寿命可以选择循环充放电次数更多的材料,如磷酸铁锂的电池寿命比三元锂电池更长;或者改善充放电的方式,调节充放电过程中的电流,避免过充过放的现象;也可以改进电池的结构设计和组装方式。
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热门话题one plus one:扫描电镜在锂离子电池中的应用与电子顺磁共振波谱解图
碳中和、碳双减政策的大环境下,汽车工业中新能源电池的广泛应用,让锂离子电池的检测和失效分析得到了更多的关注,目前关于锂电材料的讨论甚嚣尘上,有关新能源汽车安全的新闻也是屡见不鲜,今天就一起通过扫描电镜,从锂离子电池的内部结构开始看起。与此同时,环保工业中重要的检测技术,同时也是国内长期被卡脖子的高端科技之一,电子顺磁共振波谱学,经过数年的潜心研究发展已经陆续取得技术突破,由中国科学技术大学苏吉虎教授创办的“电子顺磁共振高级研讨班”更是七届来首次对外公开,诚邀大家品鉴! 主讲老师:尹相斐 苏吉虎 开播时间:2022年8月23日 9:30 观看回放