电池技术的先进材料表征技术

新型电池技术材料结构与化学的三维研究

了解电池材料的结构和化学成分对于确定新型电池化学材料在循环过程中的行为和稳定性至关重要。掌握局部形态与化学状态（如电极内的颗粒、空隙、锂和粘合剂分布）之间的复杂关系，对于这些先进电池材料的性能优化和抗降解性至关重要。

通过利用三维 FIB-SEM 断层成像与 ToF-SIMS 分析相结合，我们可以对新电池技术中的材料成分进行详细研究。与传统的 ToF-SIMS 深度剖析相比，这种三维方法能提供更精确的体积统计数据。此外，三维 ToF-SIMS 断层成像技术还有助于准确定位电池组件中的污染物、薄弱环节和化学不一致性。

电池技术中的固态电解质界面表征

在新电池技术中，影响锂电池寿命和充放电率的一个重要因素是固体电解质界面（SEI）的形成。这种纳米级的薄钝化层可防止阳极颗粒与电解质直接接触，从而防止腐蚀并促进锂离子在（去）插层过程中的快速移动。

通过将 ToF-SIMS 集成到 FIB-SEM 系统中，我们可以深入研究 SEI 的特性，如其在负极颗粒表面的分布、均匀性和化学成分。该技术尤其擅长检测 SEI 中通常存在的 Li、C、O、F 等轻元素，并研究其深度分布。

固态电池降解研究

固态电池可替代锂电池的缺点，即易燃、热稳定性低、性能和强度有限，但固态电池也容易降解。

FIB-SEM 系统对制备整个电极-电解质电池结构的横截面是不可或缺的。这样可以识别裂纹，如果固态电解质对离子束敏感，还可以在 FIB 加工过程中应用低温条件，最大限度地减少损坏和材料再沉积。

电极颗粒
降解研究

锂电池的寿命通常会受到阳极/阴极颗粒降解的影响，这主要是由于剥离、断裂和腐蚀造成的。这种降解是由锂移动过程中的机械应力和化学反应引发的，会显著降低电池容量。

利用 FIB-SEM 系统，我们可以识别电池电极表面和表面以下的颗粒降解。FIB-SEM 系统内的聚焦离子束有助于制备横截面，从而可以使用扫描电镜、拉曼能谱、ToF-SIMS 化学图谱，甚至使用三维 ToF-SIMS 断层成像技术对颗粒降解的起源进行全面研究。