主題2：鋰離子電池的多尺度,、多模式二維和三維分析技術(shù)

鋰離子電池作為一種能量存儲系統(tǒng)，具有高度復雜的微觀結(jié)構(gòu)涵蓋多個尺度范圍,。電池的性能高度依賴于電池的微觀結(jié)構(gòu)，因此使用多模式,、多尺度準確的表征電池的微結(jié)構(gòu)對于理解電池性能以及為進一步提高鋰離子電池的性能提供幫助,。

聚焦離子束–掃描電子顯微鏡（FIB-SEM）是一種結(jié)合了離子束（用于材料加工）和電子束（用于成像）的分析方法。它支持二維和三維成像功能以及用于材料表征的多模式信息收集,。報告中討論了FIB-SEM在鋰離子電池二維和三維分析中的應(yīng)用,。

對于二維成像，通過FIB-SEM中的橫截面離子束拋光或交叉式研磨技術(shù)證明了NMC陰極上單顆粒（<10 µm）到大面積（> 100 µm）表面的制備,。通過Avizo 2D可以對大面積二維圖像進行定量分析，以研究電極結(jié)構(gòu)特征,，包括相均勻性,，尺寸分布和裂紋密度。對于三維成像,，由于電池固有的多長度性質(zhì),，要獲得具有代表性的體積元素以對電池進行結(jié)構(gòu)分析，需要使用不同的FIB-SEM技術(shù),。三種FIB-SEM技術(shù),，即（Ga +）FIB-SEM，Plasma FIB-SEM和激光PFIB-SEM,，已被用于對聚乙烯隔膜,，NMC正極和石墨負極進行三維切片成像分析，以滿足每個不同的長度尺度要求電池樣品,。除了顯微結(jié)構(gòu)分析外,，還可以在FIB-SEM中研究三維化學元素信息。通過三維二次離子質(zhì)譜（3D TOF-SIMS）和三維能量色散譜儀（3D EDS）,，證明了電池電極上元素分布（Li,，Ni，Mn和Co）,。