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閱讀：5發(fā)布時(shí)間：2025-7-4
掃描電鏡在鋰電池電極材料方面的應(yīng)用， 鋰電池作為新能源被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品和汽車。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)大力扶持，國(guó)內(nèi)外許多相關(guān)的企業(yè)和研究所加大投入，不斷研究新材料提高鋰電池的各方面性能。而鋰電材料及相關(guān)的全電池、半電池、電池組被投產(chǎn)應(yīng)用之前需要經(jīng)過一系列的檢測(cè)。
因?yàn)殡姵夭牧系挠^察尺度都在幾微米到幾百納米的范圍內(nèi)，普通光學(xué)顯微鏡無(wú)法滿足觀察的需求，而輕松放大幾十到幾萬(wàn)倍的掃描電鏡（SEM）可以提供最直觀的結(jié)構(gòu)觀察。
掃描電子顯微鏡（SEM）主要是利用二次電子信號(hào)成像來(lái)觀察樣品的表面形態(tài)，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產(chǎn)生各種效應(yīng)，其中主要是樣品的二次電子發(fā)射。掃描電子顯微鏡可以觀察到鋰電材料的粒徑大小和均勻程度，以及納米材料自身的特殊形貌，甚至通過觀察材料在循環(huán)過程中發(fā)生的形變我們可以判斷其對(duì)應(yīng)的循環(huán)保持能力好壞。
鋰電池一般由五大部分組成，分別是：正極材料，負(fù)極材料，隔膜，電解液，電池殼體。
目前商用鋰電池正極材料主要是以鈷酸鋰，磷酸鐵鋰，錳酸鋰，三元材料等為主；
鈷酸鋰是進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用的鋰電池正極材料，但是鈷酸鋰的缺點(diǎn)就是質(zhì)量比容量低，理論極限是274mAh/g，出于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性考慮，實(shí)際應(yīng)用中只能達(dá)到137mAh/g。同時(shí)由于地球上鈷元素的儲(chǔ)量比較低，因此導(dǎo)致鈷酸鋰的成本偏高，難以在動(dòng)力電池領(lǐng)域大規(guī)模普及。
磷酸鐵鋰優(yōu)點(diǎn)有很多，安全性好，循環(huán)壽命長(zhǎng)，原材料資源豐富，不造成環(huán)境污染。但缺點(diǎn)也很明顯，除了低溫下循環(huán)性能極差以外，最主要的缺陷是其導(dǎo)電率和振實(shí)密度低，其能量密度只有120-150wh/kg。2016年底國(guó)家出臺(tái)按能量密度進(jìn)行動(dòng)力電池的補(bǔ)貼，這可能會(huì)阻礙磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的發(fā)展，但磷酸鐵鋰在電動(dòng)大巴上的使用具有不可替代性，未來(lái)市場(chǎng)空間依舊廣闊。
錳酸鋰由于與目前普遍使用的鈷酸鋰、三元材料性質(zhì)非常接近，其電池生產(chǎn)工藝非常成熟，動(dòng)力電池生產(chǎn)線與現(xiàn)有生產(chǎn)線基本兼容，特別日韓擬采用18650型電池組合成動(dòng)力電池模塊的技術(shù)思路，使錳酸鋰動(dòng)力電池生產(chǎn)更容易實(shí)現(xiàn)。
錳酸鋰的缺點(diǎn)就是高溫循環(huán)性能較差，但相較于磷酸鐵鋰，它也有著自己的優(yōu)勢(shì)。（1）錳酸鋰的體積比能量?jī)?yōu)于磷酸鐵鋰，錳酸鋰的容量比磷酸鐵鋰低約25%，但其電壓比磷酸鐵鋰高15%，且錳酸鋰的壓實(shí)密度高約40%，因此錳酸鋰的體積比能量高于磷酸鐵鋰25-30%。（2）錳酸鋰的一致性優(yōu)于磷酸鐵鋰，由于錳酸鋰產(chǎn)品不含碳，因此產(chǎn)品的性能參數(shù)穩(wěn)定，一致性好對(duì)動(dòng)力電池生產(chǎn)十分有利。
三元材料主要有鎳鈷鋁酸鋰（NCA）和鎳鈷錳酸鋰（NCM）兩種，其中NCA是目前商業(yè)化正極材料中比容量的材料。
SS60拍攝的鋰電正極材料
SS60拍攝的鎳鈷錳酸鋰（NCM）三元材料
負(fù)極材料主要是以石墨為主：
SS60拍攝的石墨負(fù)極材料
SS60拍攝的硬炭負(fù)極材料
SS-60系列產(chǎn)品作為基礎(chǔ)款臺(tái)式掃描電鏡，放大倍率6萬(wàn)倍，分辨率15nm；能滿足大部分用戶的基本實(shí)驗(yàn)需求，配置SE二次電子探測(cè)器與BSE背散射電子探測(cè)器，載物平臺(tái)可配置三軸（X,Y,R）手動(dòng)平臺(tái)，也可升級(jí)為五軸（X,Y,R,Z,T）自動(dòng)平臺(tái)，全系列產(chǎn)品均可配置EDS能譜分析儀。
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