近幾年各國(guó)對(duì)“清潔排放”的追求，使新能源汽車獲得了高速的發(fā)展,，由此帶動(dòng)了鋰離子電池的飛速發(fā)展,。2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)更是頒給從事鋰離子電池研究的三位科學(xué)家——美國(guó)科學(xué)家約翰·古迪納夫、英裔美國(guó)科學(xué)家斯坦利·惠廷厄姆與日本科學(xué)家吉野彰,。

當(dāng)前的動(dòng)力鋰離子電池包含多種關(guān)鍵性材料,，無(wú)論是圓柱形、方形還是軟包電池,，其結(jié)構(gòu)組成均與下圖類似,。其中正極材料無(wú)論是成本還是分析項(xiàng)目，都占有較高的比重,。

根據(jù)材料的不同,，可將鋰離子電池分為鈷酸鋰、錳酸鋰,、磷酸鐵鋰,、鎳鈷錳（三元）型等，目前商品化的動(dòng)力鋰電池主要以磷酸鐵鋰和三元為主,。

本系列將從動(dòng)力鋰電池的正極,、負(fù)極,、隔離膜、電解液的檢測(cè)以及電池電芯的失效分析等五個(gè)維度全面解析島津的完整解決方案與特色的應(yīng)用,。

正極材料的完整解決方案

島津具備多種表征及測(cè)試設(shè)備,，可幫助正極材料企業(yè)及電池企業(yè)應(yīng)對(duì)各種生產(chǎn)、質(zhì)量控制及研發(fā)的測(cè)試需求,。

特色應(yīng)用

1,、 聚集體、異物的檢測(cè)

正極材料,，無(wú)論是磷酸鐵鋰還是NCM,、NCA等三元材料，在材料企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中或者電池企業(yè)的使用過(guò)程中,，不可避免地存在著聚集體或者外來(lái)的異物。這些異物的存在,，對(duì)后續(xù)電池的性能,、安全可能造成潛在的巨大危害。異物的檢測(cè)有多種手段,，但無(wú)論是電子顯微鏡還是X-Ray等其他的方式,，都有著成本過(guò)高不能較好地適應(yīng)環(huán)境多變的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的缺點(diǎn)。

島津在2019年推出的新產(chǎn)品——動(dòng)態(tài)顆粒圖像分析系統(tǒng)iSpect DIA-10,，其使用和維護(hù)的成本低,，儀器靈敏度高且操作簡(jiǎn)單便捷，同時(shí)又具備皮實(shí)耐用等特點(diǎn),，尤其適合產(chǎn)線上用于測(cè)試三元正極材料的聚集體,、異物等分析。

2,、 元素含量的檢測(cè)及其分布的表征

電子探針顯微分析儀EPMA作為有效的分析工具,，廣泛應(yīng)用于鋰離子電池各種材料的研發(fā)、制造工序的質(zhì)量管理,、不良解析等方面,。島津的電子探針顯微分析儀EPMA-8050G具備高空間分辨率、高靈敏度及高分辨率等特點(diǎn),，特別是針對(duì)超輕質(zhì)量數(shù)元素（可低至4Be）具有優(yōu)良的檢出能力,。這些突出的特點(diǎn)，收獲了眾多正極材料制造商的認(rèn)可,。以下的案例是使用EPMA-8050G表征正極截面活性物質(zhì),、粘合劑、導(dǎo)電助劑及電解質(zhì)的分布,。

正極截面整體的元素面分析

（Al：集流體,；Mn+O：活性物質(zhì)；F+P：電解質(zhì)支撐鹽；C+F：粘合劑,；C：導(dǎo)電助劑）

正極截面放大后活性物質(zhì)的元素面分析

3,、 顆粒物抗壓能力與性能關(guān)系的評(píng)價(jià)

當(dāng)前的正極材料，無(wú)論是磷酸鐵鋰還是NCM/NCA等三元材料,，主流的方法都是高溫固相合成法,，為了達(dá)到更佳的性能，一般來(lái)說(shuō)正極材料都是具有多孔的結(jié)構(gòu),。但孔隙率也是需要控制的,，否則會(huì)造成材料結(jié)構(gòu)過(guò)于疏松從而在充放電循環(huán)當(dāng)中容易坍塌。

島津*的微小壓縮試驗(yàn)機(jī)（MCT）可針對(duì)單個(gè)顆粒進(jìn)行抗壓和回彈能力學(xué)性能的測(cè)試,。另外該儀器可選配電阻測(cè)量組件及溫度控制系統(tǒng),，因此除獲得粒子的力學(xué)性能之外，還可以同時(shí)獲得顆粒的電阻-壓縮率關(guān)系,、溫度-壓縮率關(guān)系等豐富的信息,。結(jié)合BET、SEM,、激光粒度儀等手段,，可使獲得的正極材料顆粒物兼具更佳的性能和穩(wěn)定性。