Схема SEM-характеризации катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов

В области литий-ионных аккумуляторов макроскопические характеристики батарей (такие как плотность энергии и кратность заряда/разряда) тесно связаны с их микроструктурой. Сканирующий электронный микроскоп (SEM) Является ключевым связующим звеном между этими двумя сферами и играет жизненно важную роль в разработке материалов (R&D) и контроле качества производства (QC).

1. Связь между микроструктурой и характеристиками батареи

Типичное покрытие положительного электрода состоит из активного материала (например, трёхкомпонентного материала NMC или литий-железо-фосфата LFP), проводящего углеродного чернила и связующего PVDF, и наносится на анодную токосъёмную пластину из алюминиевой фольги.

Гранулометрический состав и распределение Размер частиц активного вещества и его распределение напрямую определяют плотность уплотнения электродных пластин.

Путь передачи Микроскопическая морфология влияет на пути переноса электронов и ионов, тем самым определяя кратность усиления.

Согласованность SEM позволяет обеспечить микроскопическую однородность всей катушки электродных пластин в процессе нанесения покрытия.

2. Наблюдение морфологии при высоком увеличении: первичные и вторичные частицы

Рисунок 1 – Изображение частиц положительного электрода в увеличенном масштабе

Благодаря высокоразрешающей визуализации с помощью сканирующего электронного микроскопа можно чётко различать мелкие... Одна частица Сферическая форма, состоящая из… Вторичные частицы Соединение:

Поверхностные характеристики На изображении показана наноразмерная шероховатая текстура, которая обычно отражает поверхностную модификацию (например, легирование или покрытие), направленную на повышение электропроводности и циклической стабильности.

Обнаружение дефектов Высокий контраст и большая глубина резкости помогают инженерам выявлять микротрещины, разрушение частиц или отслаивающиеся фрагменты, тем самым подтверждая структурную целостность частиц.

3. Анализ поверхности электродных пластин и измерение размеров частиц

Рис. 2 – Измерение размеров частиц на поверхности электрода

При низком увеличении SEM позволяет визуализировать общую морфологию электродного слоя, включая ширину распределения размеров частиц и пористость между частицами:

Интуитивное измерение Прямое указание размеров частиц непосредственно на изображении SEM позволяет более наглядно отразить влияние рецептуры суспензии и процесса вальцевания.

Сократить цикл обратной связи Благодаря быстрому анализу изображений разработчики могут оперативно корректировать технологический процесс и сократить время от подготовки суспензии до окончательного выпуска после контроля качества.

4. Дополнительные приложения: элементный анализ BSE и EDS

Помимо наблюдения морфологии, СЭМ в сочетании с... Электроны обратного рассеяния (BSE) И Спектрометр энергии (EDS) Также можно:

Обнаружение инородных тел Быстрое выявление металлических примесей или посторонних частиц в электродах.

Однородность состава Проверить, равномерно ли распределены элементы в покрытии.

Анализ отказов Провести корреляционный анализ изменения химического состава с ухудшением характеристик батареи (такими как резкое падение емкости и т.п.).

Основные особенности серии SC-TS100 от Shining Scientific

Серия SC-TS100  

Эта серия СЭМ оптимизирована для анализа материалов аккумуляторов и обладает следующими преимуществами:

Высокое разрешение Разрешение 5,0 нм, поддержка увеличения до 300 000×, позволяющая захватывать мельчайшие детали покрытий.

Огромная камера образца Поддержка крупногабаритных деталей или многочисленных образцов на столе, что значительно повышает пропускную способность контроля.

Широкий диапазон ускоряющего напряжения : Отвечает разнообразным потребностям — от визуализации термочувствительных материалов до глубокого анализа EDS.

Гибкая ось Z Переключение между режимами изображения и анализа возможно без извлечения образца, что делает работу более эффективной.

Двойная навигация Камера образцовой комнаты + навигационная камера для быстрого и точного определения местоположения цели.

Интуитивный интерфейс взаимодействия Многоязычный дизайн графического интерфейса, позволяющий как новичкам, так и экспертам легко получать высококачественные изображения.