锂电池正负极材料中表面形貌检测方案(扫描电镜)

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thermoscientific 家离子双束电镜和Xe等离子双束电镜 锂电池行业应用解决方案 锂离子电池性能优良，已经广泛应用于小型电子产品中，在电动汽车和混合电动汽车领域以及储能领域也在不断发展中，这对保持环境清洁和节约能源具有重要意义。锂离子电池的主要组成部分包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液等。电池材料与电池的测试评价和分析不仅对保证电池的质量非常重要，也直接影响到电动汽车的安全性和使用性能。赛默飞世尔科技有限公司提供成套的微观表征技术解决方案，实现对微纳米级结构的粒度、形状、成分的高精度分析，还能对多种尺寸的材料进行二维及三维的多尺度、高精度分析检测。该解决方案主要包含Thermo Scientific HeliScan uCT (多功能计算机断层扫描系统)、扫描电镜、家离子双束电镜、Xe等离子双束电镜、透射电镜等部分。 三维成像 粒度、形貌、元素组成 负极材料3D渲染 HeliScan uCT 扫描电镜 家离子 Xe等离子 透射电镜 双束电镜 双束电镜 锂离子电池正、负极材料表征 锂离子电池中，正负电极是储锂和进行嵌入/脱嵌锂离子反应的平台，电极材料对锂离子电池的性能有重要的影响。目前商业用的锂离子正极材料主要有：层状结构的钴酸锂(LiCoO2)、尖晶石结构的锰酸锂(LiMnO4)、层状结构的三元材料LiNixCoyMnzO2和橄榄石结构的磷酸亚铁锂(LiFePO4)。锂离子电池负极材料主要分为碳基材料和非碳基材料两大类。碳基负极材料又分为两类：石墨类材料，包括天然石墨、人工石墨和改性石墨；以及无定形碳材料，包括软碳(易石墨化)和硬碳(难石墨化)。非碳基负极材料包括硅寄材料、锡基材料、钛基材料、合金材料和过渡金属氧化物等。 赛默飞针对锂电池正、负极材料提供成套的二维及三维表征解决方案，该解决方案主要包含Thermo ScientificTM HeliScan uCT (多功能计算机断层扫描系统)、扫描电镜、家离子双束电镜、Xe等离子双束电镜、透射电镜等部分。 HeliScan uCT HeliScan uCT 多功能微计算机断层扫描成像系统，通过采用微焦点X射线源，可实现微米级甚至亚微米级的分辨率，既具备传统microCT的各种功能外，同时具备专利的大椎角螺旋扫描。迭代重建算法，可满足各种材料的三维无损检测分析需求，也可进行原位实验等。针对锂电池正、负极材料表征，可以提供以下信息： ·颗粒粒度3D分布 ·颗粒形貌3D分析(球形度) ·颗粒表面粗糙度 ·孔隙度 ·孔隙、裂缝尺寸分布 ·成分衬度 锂离子电池正极材料成分衬度 锂离子电池正极及负极材料3D图像 扫描电镜 赛默飞提供一系列扫描电镜用于满足纳米表征(如微区形形观察、成分分析等)及原位过程表征(如原位加热、相变、氧化等)需求，扫描电镜型号包含： ·Thermo ScientificTM Q250TM 钨灯丝环境真空扫描电镜：集成Thermo ScientificTM UltraDryTM EDS 探测器，可以实现任何样品在高真空、低真空和环境真空模式下表面形貌、成分衬度及准确的元素成分分析。环境真空模式下选配Peltier 冷台，可以对含水样品进行动态原位分析。 · Thermo ScientificTM QuattroTM具有环境真空功能的高分辨率场发射扫描电镜：Quattro环境真空扫描电镜可选配1400℃高温台，可以实现在氧化、还原或者惰性环境气氛下进行材料的高温原位微观结构表征。 · Thermo ScientificTM ApreoTM 功能丰富的高性能场发射扫描电镜：具有静电和磁浸没复合透镜技术实现超高分辨和材料衬度，可以高分辨率观察磁性样品，创新的Trinity"镜筒内探测器系统，单次扫描可以同时获得材料的形貌衬度、成分衬度及电位衬度等信息，是锂电池材料表征的首选扫描电镜型号。 · Thermo ScientificTM VeriosTM 极高分苗率场发射扫描电镜： ElstaTM UC+ 大束流单色器电子枪和精确高效的能量和角度信号过滤探测系统，可以实现材料表征的表面形貌及成分衬度分析的极限分辨率。 锂离子电池钴酸锂正正材料低电压(1kV)下最佳衬度成像。钴酸锂颗粒表面的台阶状结构清晰可辨。 LETD30 00( 30 000x6.8mm FELSHNNPADreo WD 锂离子电池正极材料多探头同步成像，同时获取多种信息，左上图为ETD二次电子图像，立体感强，左下图为T2探头二次电子图像揭示更多表面细节，右上图为背散射电子图像显示成分衬度，右下图为前面三种信号的实时混合图像。全部图像都是在低电压(1kV)下获取的，避免材料受损，同时呈现最佳成分衬度。 锂离子电池石墨负极材料低电压(0.8kV)下最佳衬度成像，避免样品材料受损，表面微观结构清晰可辨。 赛默飞提供一系列双束电镜，用于满足多种样品的二维和三维分析需求，双束电镜型型包含： ·Thermo ScientificTM SciosTM 超高分辨率双束电镜：为包括磁性材料在内的众多样品提供出色的二维和三维分析性能。透镜内Thermo ScientificTM TrinityTM 检测技术能够同时收集所有信号，既节省了时间还能形成鲜明的衬度，从而有助于采集尽可能多的数据。创新的透镜下同心背散射检测器能提高效率，是您可以根据信号的角度分布选择信号，从而轻松分离材料和形态衬度。 · Thermo ScientificTM HeliosTM 超高分辨率Xe等离子双束电了：除了具备传统家离子源所有功能以外， Helios PFIB配置了Xe等离子源，具有更大束流及惊人的离子束切割速度，适用于大尺寸样品的三维EDS和EBSD保证。最新PFIB2.0光路和Thermo ScientificTMElstarTM SEM单色器单元使得新一代的PFIB具有更优异的离子和电子束聚焦性能表现。结合Thermo ScientificTM Auto Slice & ViewTM4(AS&V4)强大的软件功能，在精确定位观测区域的同时，给出测试样本的微观形貌、元素成分、物相、晶体取向、压力等三维分布信息。Helios PFIB是锂电池三维表征的首选双束电镜型号。 · Thermo ScientificTM HeliosTM 极高分辨率家离子双束电镜： Helios 集成了赛默飞世尔科技的最佳电子和离子光学系统、配件和软件，能够为尖端纳米量级研究提供强大的解决方案。Helios以低至亚纳米量级的分辨率提供多尺度、多维度洞察，让研究人员能够观测样本最微小的细节，还可为原位分辨率S/TEM成像迅速制备最高质量的样本。 双束电镜针对锂电池正、负极材料表征，可以提供以下信息： ·颗粒粒度3D分布 ·孔隙度 •孔隙、裂缝尺寸分布 ·成分衬度 ·制备高精度透射薄片样品 利用Helios PFIB制备的透射样品。 锂离子电池石墨负极材料的高分辨三维可视化分析，采用Helios PFIB加工出宽度100pm的区域，利用Thermo ScientificTM AvizoTM软件进行可视化及分析。 透射电镜 赛默飞提供一系列透射电镜，用于满足多种样品的二维和三维分析需求，利用iDPC(集成微分相位衬度)技术进行里原子的直接可视化。透射电镜型号包含： ·Thermo ScientificTM TalosTM系列透射电镜：Talos可在多个维度开展快速、精确、量化的材料表征分析，而且配备了全新的软件功能，能够改善成像效果和易用性。 · Thermo ScientificTM ThemisTM 系列像差校正透射电镜： Themis Z像差校正扫描透射电子显微镜(STEM)将经过验证的光学器件和全新的突破性STEM成像功能与增强的自动化软件结合，为所有材料科学家提供极佳的能够像性能。 HAADF和iDPC同步成像，同步获取更全面信息。 ABF和iDPC成像条件对比， iDPC允许使用更小的束流(10pA)进行成像，降低对样品的损伤。 along<100> HAADF iDPC 钛酸锂的200kV透射电镜成像，米用iDPC技术可以实现锂原子直接可视化。 在锂离子电池主要原材料中，除正负极材料以及电解质溶液外，隔膜也是非常重要的组成部分。隔膜的主要作用是：(1)阻隔电池正负极，避免两者直接接触而造成内部短路；(2)让离子电流通过，但阻力要尽可能小。锂离子电池的隔膜材料主要有聚烯烃类、高分子材料类、无机材料类。根据原材料特点及加工方法不同，可将锂离子电池隔膜分成聚烯烃隔膜、聚合物隔膜、陶瓷核膜、纤维隔膜等，而聚合物隔膜是目前研究最多的一种隔膜。隔膜的厚度、孔径、孔隙率、曲折度、抗拉强度、穿刺强度、吸液性等基本参数都会影响到电池的性能。赛默飞针对锂电池隔膜材料提供成套的二维及三维表征解决方案，该解决方案主要包含Thermo Scientific"扫描电镜、家离子双束电镜、Xe等离子双束电镜等部分。 扫描电镜 赛默飞提供一系列扫描电镜用于满足纳米表征(如微区形貌观察、成分分析等)及原位过程表征(如原位加热、相变、氧化等)需求，扫描电镜型号包含： ·Thermo ScientificTM Q250TM 钨灯丝环境真空扫描电镜：集成Thermo ScientificTM UltraDryTM EDS 探测器，可以实现任何样品在高真空、低真空和环境真空模式下表面形貌、成分衬度及准确的元素成分分析。环境真空模式下选配Peltier 冷台，可以对含水样品进行动态原位分析。 · Thermo ScientificTM QuattroTM 具有环境真空功能的高分辨率场发射扫描电镜： Quattro环境真空扫描电镜可选配1400℃高温台，可以实现在氧化、还原或者惰性环境气氛下进行材料的高温原位微观结构表征。 ·Thermo ScientificTM ApreoTM 功能丰富的高性能场发射扫描电镜：具有静电和磁浸没复合透镜技术实现超高分辨和材料衬度，可以高分辨率观察磁性样品，创新的TrinitylM探筒内探测器系统，单次扫描可以同时获得材料的形貌衬度、成分衬度及电位衬度等信息，是锂电池材料表征的首选扫描电镜型号。 · Thermo ScientificTM VeriosTM 极高分辨率场发射扫描电镜： ElstarTM UC+ 大束流单色器电子枪和精确高效的能量和角度信号过滤探测系统，可以实现材料表征的表面形貌及成分衬度分析的极限分辨率。 锂离子电池隔膜在低电压(350V)下最佳衬度成像，避免隔膜材料受损，无需喷镀，隔膜的孔洞及柱状晶结构清晰可辨。 赛默飞提供一系列双束电镜，用于满足多种样品的二维和三维分析需求，双束电镜型号包含： ·Thermo ScientificTM SciosTM 超高分辨率双束电镜：为包括磁性材料在内的众多样品提供出色的二维和三维分析性能。透镜内Thermo ScientificTM TrinityTM 检测技术能够同时收集所有信号，既节省了时间还能形成鲜明的衬度，从而有助于采集尽可能多的数据。创新的透镜下同心背散射检测器能提高效率，是您可以根据信号的角度分布选择信号，从而轻松分离材料和形态衬度。 ·Thermo ScientificTM HeliosTM 超高分辨率Xe等离子双束电镜：除了具备传统家离子源所有功能以外， Helios PFIB配置了Xe等离子源，具有更大束流及惊人的离子束切割速度，适用于大尺寸样品的三维EDS和EBSD保证。最新PFIB2.0光路和Thermo ScientificTMEIstarTM SEM单色器单元使得新一代的PFIB具有更优异的离子和电子束聚焦性能表现。结合Thermo ScientificTM Auto Slice & ViewTM4(AS&V4)强大的软件功能，在精确定位观测区域的同时，给出测试样本的微观形貌、元素成分、物相、晶体取向、压力等三维分布信息。Helios PFIB是锂电池三维表征的首选双束电镜型号。 · Thermo ScientificTM HeliosTM极高分辨率家离子双束电镜： Helios 集成了赛默飞世尔科技的最佳电子和离子光学系统、配件和软件，能够为尖端纳米量级研究提供强大的解决方案。Helios以低至亚纳米量级的分辨率提供多尺度、多维度洞察，让研究人员能够观测样本最微小的细节，还可为原位分辨率S/TEM成像迅速制备最高质量的样本。 双束电镜结合先进的Avizo软件，针对锂电池隔膜材料表征，可以提供以下信息： ·隔膜孔径 ·孔隙率 ·曲折度 ·成分衬度 t2 a心 ·制备高精度透射薄片样品 湿法锂离子电池隔膜的高分辨三维可视化分析，利用Thermo ScientificTM AvizoTM软件进行可视化及分析，对比Xlab’he PNM算法估算得到的曲折度数值。 更多信息请访问：thermofisher.com/EM 电子显微镜产品及服务业务 上海市浦东新区张江高科技园区盛夏路399号8&9号楼，201210 T8621 80125200|F 86 21 80125299 服务热线：8008105118/400 6505118 赛默飞材料与 中文网站：www.thermofisher.com 结构分析官方微信 E-mail地址： sales.msd@thermofisher.com ( ◎2018 T h ermo Fisher Sc i en t ifi c Inc 。 保 留 所有权利 。 所有商标均归 Th e r mo F i sher S cient i fic 及其子公司所有。 产品规格、术语以及定价有可能随时变更。并非各个产品在所有国家均有售。详情请咨询当地销售代表。 ) 赛默飞世尔科技为锂电行业的正负极、隔膜材料和电解液的表征、合浆和涂覆的过程控制，以及原位充放电过程分析提供了综合解决方案。我们提供成套的微观表征技术解决方案，实现对微纳米级结构的粒度、形状、成分的高精度分析，还能对多种尺寸的材料进行二维及三维的多尺度、高精度分析检测。该解决方案主要包含Thermo Scientific™ HeliScan  µCT（多功能计算机断层扫描系统）、扫描电镜、镓离子双束电镜、Xe等离子双束电镜、透射电镜等。