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近幾年各國對“清潔排放”的追求，使新能源汽車獲得了高速的發(fā)展，由此帶動了鋰離子電池的飛速發(fā)展。2019年諾貝爾化學獎更是頒給從事鋰離子電池研究的三位科學家——美國科學家約翰·古迪納夫、英裔美國科學家斯坦利·惠廷厄姆與日本科學家吉野彰。
當前的動力鋰離子電池包含多種關鍵性材料，無論是圓柱形、方形還是軟包電池，其結構組成均與下圖類似。其中正極材料無論是成本還是分析項目，都占有較高的比重。
根據材料的不同，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，目前商品化的動力鋰電池主要以磷酸鐵鋰和三元為主。
本系列將從動力鋰電池的正極、負極、隔離膜、電解液的檢測以及電池電芯的失效分析等五個維度全面解析島津的完整解決方案與特色的應用。
正極材料的完整解決方案
島津具備多種表征及測試設備，可幫助正極材料企業(yè)及電池企業(yè)應對各種生產、質量控制及研發(fā)的測試需求。
特色應用
1、 聚集體、異物的檢測
正極材料，無論是磷酸鐵鋰還是NCM、NCA等三元材料，在材料企業(yè)的生產過程中或者電池企業(yè)的使用過程中，不可避免地存在著聚集體或者外來的異物。這些異物的存在，對后續(xù)電池的性能、安全可能造成潛在的巨大危害。異物的檢測有多種手段，但無論是電子顯微鏡還是X-Ray等其他的方式，都有著成本過高不能較好地適應環(huán)境多變的生產現場的缺點。
島津在2019年推出的新產品——動態(tài)顆粒圖像分析系統(tǒng)iSpect DIA-10，其使用和維護的成本低，儀器靈敏度高且操作簡單便捷，同時又具備皮實耐用等特點，尤其適合產線上用于測試三元正極材料的聚集體、異物等分析。
2、 元素含量的檢測及其分布的表征
電子探針顯微分析儀EPMA作為有效的分析工具，廣泛應用于鋰離子電池各種材料的研發(fā)、制造工序的質量管理、不良解析等方面。島津的電子探針顯微分析儀EPMA-8050G具備的空間分辨率、高靈敏度及高分辨率等特點，特別是針對超輕質量數元素(可低至4Be)具有的檢出能力。這些突出的特點，收獲了眾多正極材料制造商的認可。以下的案例是使用EPMA-8050G表征正極截面活性物質、粘合劑、導電助劑及電解質的分布。
正極截面整體的元素面分析
(Al：集流體；Mn+O：活性物質；F+P：電解質支撐鹽；C+F：粘合劑；C：導電助劑)
正極截面放大后活性物質的元素面分析
3、 顆粒物抗壓能力與性能關系的評價
當前的正極材料，無論是磷酸鐵鋰還是NCM/NCA等三元材料，主流的方法都是高溫固相合成法，為了達到更佳的性能，一般來說正極材料都是具有多孔的結構。但孔隙率也是需要控制的，否則會造成材料結構過于疏松從而在充放電循環(huán)當中容易坍塌。
島津*的微小壓縮試驗機(MCT)可針對單個顆粒進行抗壓和回彈能力學性能的測試。另外該儀器可選配電阻測量組件及溫度控制系統(tǒng)，因此除獲得粒子的力學性能之外，還可以同時獲得顆粒的電阻-壓縮率關系、溫度-壓縮率關系等豐富的信息。結合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。
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