鋰離子電池的能量密度、循環(huán)壽命和倍率性能從根本上取決于體相的理化反應(yīng)、結(jié)構(gòu)變化、力學(xué)性能、形態(tài)演變和界面反應(yīng)等。隨著鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高和材料體系的迭代創(chuàng)新，各種表征、檢測、和計算模擬技術(shù)被用于分析和預(yù)測與電池性能相關(guān)的各種參數(shù)。

蔡司顯微鏡的多尺度、多維度研究平臺為鋰離子電池正負(fù)極材料、隔膜及關(guān)鍵輔助材料提供從材料樣品制備、理化性能表征到智能數(shù)據(jù)分析的全面解決方案，協(xié)助鋰電池材料從研發(fā)到生產(chǎn)的整個產(chǎn)業(yè)鏈。

全方位形貌表征及智能圖像分析

高分辨率、無損傷、大景深成像和智能分析

蔡司場發(fā)射掃描電子顯微鏡配備Gemini管和高效檢測器，可對前驅(qū)體、成品和老化材料，甚至納米級顆粒、孔隙、缺陷等進(jìn)行全方位表征，從形貌表征、尺寸測量到分布統(tǒng)計。不導(dǎo)電樣品不需要涂層，可以直接觀察磁性樣品。

智能圖像分析軟件ZEN提供機器學(xué)習(xí)算法，實現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)的人工智能自動識別，輔助數(shù)據(jù)批處理，高效處理繁重的分析工作。

▲ 1.利用高放大倍數(shù)下的SEM圖像觀察NCM二次顆粒的整體形貌；2.利用低放大倍數(shù)下的SEM圖像觀察石墨/硅混合負(fù)極顆粒的分布；3.利用背散射電子圖像分析NCM二次顆粒內(nèi)部的一次晶粒分布；4.利用Zen軟件對隔膜的孔隙率進(jìn)行分析，孔隙率為29.89%

輕松拓展多模態(tài)微觀性能分析

從元素、晶體結(jié)構(gòu)、官能團

微觀電學(xué)和力學(xué)性能測量

SEM集成了EDS、EBSD、Raman、EBIC、EPMA和AFM等豐富的擴展技術(shù)，可對單相、復(fù)合材料、共混材料和極片樣品提供準(zhǔn)確全面的微觀性能分析，甚至鋰元素也可達(dá)到ppm級。

▲ 1.NCM顆粒的拉曼光譜（插圖，右上）、EDS mapping（插圖，右中）及飛行時間二次離子質(zhì)譜（插圖，右下）分析；2.NCM/LMO混合材料的電子背散射衍射（EBSD）及EDS分析

高精度內(nèi)部結(jié)構(gòu)表征和三維分析

快速、無損、高精度的截面加工

內(nèi)部信息獲取與三維重建分析

蔡司雙束電子顯微鏡FIB-SEM為材料和極片提供高精度的橫截面處理和成像分析。LaserFIB是一種配備飛秒激光的激光雙光束電子顯微鏡，特別適用于大尺寸極片和細(xì)胞切片的快速定位和制備，而冷凍聚焦離子Cryo—FIB與冷凍轉(zhuǎn)移系統(tǒng)相結(jié)合，可以在低溫冷凍條件下處理含液體或環(huán)境敏感的樣品，同時保持樣品的真實結(jié)構(gòu)。

FIB-SEM與Atlas 5 3D三維重建軟件配合，在切割過程中觀察材料或極片樣品，實現(xiàn)高精度連續(xù)層析成像，自動智能分析樣品內(nèi)部納米級細(xì)節(jié)的三維分布。

▲ 1.Laser FIB預(yù)處理后的石墨/硅負(fù)極極片樣品截面；2.利用FIB-SEM連續(xù)層析成像邊切邊看、自動分析材料、粘結(jié)劑及孔隙分布

跨尺度關(guān)聯(lián)分析

電芯/極片表面及內(nèi)部特定區(qū)域的智能識別

精準(zhǔn)定位及高分辨分析

由蔡司X射線顯微鏡(XRM)、光學(xué)顯微鏡和FIB-SEM組成的多尺度、多維度相關(guān)分析平臺，為鋰電池材料提供從粉末、極片到電芯層次，從新鮮、活化到老化的全方位生存周期分析。微觀性能分析，即使是商業(yè)電池內(nèi)部的微米和納米級缺陷也可以很容易地識別和分析

1.利用XRM對及極片進(jìn)行無損三維表征及缺陷位置定位；2.利用FIB-SEM借助Atlas 5數(shù)據(jù)定位切割極片的缺陷位置；3.利用SEM及EDS對缺陷位置進(jìn)行形貌及成分分析

先進(jìn)的表征和分析技術(shù)使建立結(jié)構(gòu)—加工—性能關(guān)系成為可能。蔡司多尺度和多維顯微鏡解決方案為您提供從粉末、極片和電池層面對鋰電池材料整個生存周期的多尺度、多維分析,尺寸顯微性能分析幫助您在材料研發(fā)和生產(chǎn)的全過程

審核編輯 黃宇