助力锂电池材料的“升华和蜕变”，蔡司扫描电镜全流程深度研究

     锂离子电池的能量密度、循环寿命和倍率性能从根本上取决于体相的理化反应、结构变化、力学性能、形态演变和界面反应等。随着锂电池产品质量要求的不断提高和材料体系的迭代创新，各种表征、检测、和计算模拟技术被用于分析和预测与电池性能相关的各种参数。

     蔡司显微镜的多尺度、多维度研究平台为锂离子电池正负极材料、隔膜及关键辅助材料提供从材料样品制备、理化性能表征到智能数据分析的全面解决方案，协助锂电池材料从研发到生产的整个产业链。

全方位形貌表征及智能图像分析

高分辨率、无损伤、大景深成像和智能分析
 

     蔡司场发射扫描电子显微镜配备Gemini管和高效检测器，可对前驱体、成品和老化材料，甚至纳米级颗粒、孔隙、缺陷等进行全方位表征，从形貌表征、尺寸测量到分布统计。不导电样品不需要涂层，可以直接观察磁性样品。

     智能图像分析软件ZEN提供机器学习算法，实现特殊结构的人工智能自动识别，辅助数据批处理，高效处理繁重的分析工作。

▲ 1.利用高放大倍数下的SEM图像观察NCM二次颗粒的整体形貌；2.利用低放大倍数下的SEM图像观察石墨/硅混合负极颗粒的分布；3.利用背散射电子图像分析NCM二次颗粒内部的一次晶粒分布；4.利用Zen软件对隔膜的孔隙率进行分析，孔隙率为29.89%

轻松拓展多模态微观性能分析

从元素、晶体结构、官能团
 

微观电学和力学性能测量

     SEM集成了EDS、EBSD、Raman、EBIC、EPMA和AFM等丰富的扩展技术，可对单相、复合材料、共混材料和极片样品提供准确全面的微观性能分析，甚至锂元素也可达到ppm级。

▲ 1.NCM颗粒的拉曼光谱（插图，右上）、EDS mapping（插图，右中）及飞行时间二次离子质谱（插图，右下）分析；2.NCM/LMO混合材料的电子背散射衍射（EBSD）及EDS分析

高精度内部结构表征和三维分析

快速、无损、高精度的截面加工

内部信息获取与三维重建分析

     蔡司双束电子显微镜FIB-SEM为材料和极片提供高精度的横截面处理和成像分析。LaserFIB是一种配备飞秒激光的激光双光束电子显微镜，特别适用于大尺寸极片和细胞切片的快速定位和制备，而冷冻聚焦离子Cryo—FIB与冷冻转移系统相结合，可以在低温冷冻条件下处理含液体或环境敏感的样品，同时保持样品的真实结构。

     FIB-SEM与Atlas 5 3D三维重建软件配合，在切割过程中观察材料或极片样品，实现高精度连续层析成像，自动智能分析样品内部纳米级细节的三维分布。

▲ 1.Laser FIB预处理后的石墨/硅负极极片样品截面；2.利用FIB-SEM连续层析成像边切边看、自动分析材料、粘结剂及孔隙分布

跨尺度关联分析

电芯/极片表面及内部特定区域的智能识别
 

精准定位及高分辨分析

     由蔡司X射线显微镜(XRM)、光学显微镜和FIB-SEM组成的多尺度、多维度相关分析平台，为锂电池材料提供从粉末、极片到电芯层次，从新鲜、活化到老化的全方位生存周期分析。微观性能分析，即使是商业电池内部的微米和纳米级缺陷也可以很容易地识别和分析

1.利用XRM对及极片进行无损三维表征及缺陷位置定位；2.利用FIB-SEM借助Atlas 5数据定位切割极片的缺陷位置；3.利用SEM及EDS对缺陷位置进行形貌及成分分析

     先进的表征和分析技术使建立结构—加工—性能关系成为可能。蔡司多尺度和多维显微镜解决方案为您提供从粉末、极片和电池层面对锂电池材料整个生存周期的多尺度、多维分析,尺寸显微性能分析帮助您在材料研发和生产的全过程

审核编辑 黄宇