锂离子电池的多模态扫描电镜和拉曼成像

与铅酸电池相比，锂离子电池具有更高的比功率和比能量，使其成为便携式通信和计算设备最受欢迎的电源来源。app亚博体育

目前，可再生能源市场正在探索用于固定储能的新型材料，汽车行业参与了便携式电池的开发，电子行业是电池研究项目的关键驱动因亚博网站下载素。

通常，电池由一对电极组成，电极被分离器隔开并浸入电解液中以促进离子运动。阳极的关键成分通常是石墨，而锂过渡金属氧化物，如LiMn_2.O_4.（LMO）或Li（Ni）_x有限公司_Y锰_Z)O_2.(NCM)，通常用作阴极的活性材料。亚博网站下载含有两种或两种以上活性材料的复合电极也可用于获得某些电池性能。亚博网站下载

活性材料添加导电剂（如亚博网站下载炭黑）和粘合剂（如聚偏氟乙烯（PVDF））并随后应用于用作集电器的金属箔（铝或铜）。LiPF的混合物_6.作为电解质，如碳酸乙烯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)是常用的。

分离器是聚合的，非常重要。它通常包含聚丙烯和聚乙烯。分离器的组成确定了电池的工作温度，对于确保电池的安全非常重要。

研究人员的目标是减少老化过程并增加行程范围，因此除了与温度无关的更高容量和性能外，还必须改善循环时间、寿命和能量密度。

为了达到商用可充电电池的这一目标，人们正在进行研究，以增强电池设计的许多方面，包括用于阳极和阴极的新型活性材料，如集成了硅颗粒或富镍或过锂化NCM的阳极材料，高压尖晶石(如LiNi亚博网站下载yabo214_0，5锰_1,5O_4.).

分析方法可用于开发新的电极设计和活性材料，因为这些方法可在短时间内显示多种化学和形态特性。亚博网站下载

将拉曼系统原位合并成一个扫描电子显微镜允许分析阳极，阴极和分离器在一个单一的测量系统，提供互补的数据。扫描电子显微镜(SEM)提供了阴极材料的全面分析，如EDX测量显示成分数据，而拉曼成像是研究粘结剂、分离器和阳极材料的完美工具。亚博网站下载

本文概述了一项涉及多模态方法的研究，以研究商用18650锂离子电池在单个系统中的各种组件。EDX测量，结合高分辨率扫描电子显微镜图像，揭示了有关形态变化的数据，例如阴极材料的实际成分和循环后粒子的开裂。yabo214

此外，利用拉曼显微镜收集有关聚合物分离器和含碳阳极材料的数据。粘结剂的均匀性也很明显。完成测绘或点测量，然后叠加拉曼成像和扫描电镜提供的互补数据。

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