掃描電鏡在鋰電池負(fù)極材料的應(yīng)用

更新時(shí)間2024-03-13
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什么是負(fù)極材料？

負(fù)極材料是電池在充電過程中，鋰離子和電子的載體，起著能量儲(chǔ)存與釋放的作用，主要影響鋰電池的首次效率、循環(huán)性能、倍率等指標(biāo)。在電池成本中，負(fù)極材料約占5%-15%,是鋰離子電池的四大關(guān)鍵材料之一。

鋰電池工作時(shí)主要的移動(dòng)離子是陽離子，電池充電時(shí)，正極的鋰原子電離為帶正電荷的鋰離子和電子。帶正電的鋰離子從正極出發(fā)，穿過薄膜后到達(dá)負(fù)極，并在負(fù)極與電子合成鋰原子。電池放電時(shí)則相反，鋰離子從負(fù)極材料表面電離為鋰離子和電子，其中帶正電荷的鋰離子從負(fù)極出發(fā)，穿過薄膜后到達(dá)正極，并與電子合成鋰原子。鋰離子電池能否成功地制成，關(guān)鍵在于能否制備出可逆地脫/嵌鋰離子的負(fù)極材料。

圖1：鋰電池工作原理示意圖

負(fù)極材料的類型

負(fù)極材料主要分為碳材料與非碳材料兩類。碳類是指碳基體系，主要包括人造石墨、天然石墨、中間相碳微球和硬碳。目前市場化應(yīng)用程度最高的為碳材料中的石墨類負(fù)極材料。相比其他類型鋰電池負(fù)極材料應(yīng)用，天然石墨和人造石墨在電池比容量、首次效率、循環(huán)壽命、安全性等方面具備綜合優(yōu)勢，且原材料來源廣泛、價(jià)格便宜，是最主流的鋰電池負(fù)極材料。

非碳材料主要包括硅基材料、錫基材料、鈦基材料、氮化物和金屬鋰等。

圖2：負(fù)極材料分類

掃描電鏡在負(fù)極材料的應(yīng)用

掃描電鏡（SEM）可以輕松將樣品放大幾萬倍，使得幾個(gè)納米的細(xì)微結(jié)構(gòu)都清晰可見。借助掃描電鏡可以觀察負(fù)極材料顆粒物的大小、分布情況、表面形貌、其他摻雜等細(xì)微特征，完成層間距的測量，為研究人員改善提升電池的質(zhì)量提供強(qiáng)有力的幫助。

KYKY掃描電鏡產(chǎn)品在負(fù)極材料應(yīng)用廣泛，服務(wù)多家該領(lǐng)域的國內(nèi)頭部企業(yè)，下面為KYKY掃描電鏡對(duì)負(fù)極材料的觀測圖。

天然石墨

人造石墨

中科科儀多年來一直致力于電子顯微鏡產(chǎn)品的研制開發(fā)和技術(shù)升級(jí)，于1975年成功研制我國第一臺(tái)掃描電鏡，2014年成功研制我國第一臺(tái)場發(fā)射槍掃描電鏡，具備深厚的技術(shù)積累與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。KYKY掃描電鏡可以快速提供負(fù)極材料樣品準(zhǔn)確和完整的信息，幫助負(fù)極材料制造商進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)過程，提升電池質(zhì)量。

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