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岛津——电池材料性能的评价技术手段
电池材料性能的改善和优化是电池的容量、安全性等性能不断提升的基石。材料的研发和质控离不开分析检测技术。岛津作为分析检测领域的百年专家,可提供电池材料的力学性能评价、有机成分分析、无机元素分析、表面形貌表征、热力学性能测量等分析手段,助力电池更安全、绿色、可持续的发展。
一、材料微区表征——电子探针显微分析仪(EPMA)
EPMA-8050G 电子探针显微分析仪,可以应用于:
- 正极及前驱体材料微区改性元素分布特性
- 微区元素定量分析
- 材料微区形貌观察
EPMA用于评价前驱体材料Co3O4中掺杂微量 AI元素的改性效果的评价。图中表明,前驱体中掺杂的Al的分布有一定的偏聚现象,并不是非常均匀。进一步分析了4个微区Al元素的含量,结果表明,含量较高的位置达到 1.63%,较低的边缘位置近 0.30%。该技术可以很好的评价微量元素掺杂工艺的效果。
二、材料微区表征——X射线光电子能谱仪(XPS)
AXIS SUPRA+ X射线光电子能谱仪的主要应用:
- 正极及前驱体材料的表面元素组成及化学态分析
- 电池材料失效分析
- SEI/CEI膜等界面机理研究
- 集流体处理工艺评价
- 隔膜表面涂层分析
XPS是材料的元素化学态和表面元素组成分析的有利工具。通过 XPS成像结合团簇离子枪对铜负极表面枝晶组织及元素分布进行了分析。结果表明,微晶区域Cl元素含量较高,同时Li的含量也较高。对微区内的Cl 2p谱图进行分峰拟合显示,Cl存在三种不同的化学态:高氯酸根离子(208.6 eV),氯酸根(206.6 eV)和氯离子(198.8 eV)。微晶区域 Cl元素的存在形式主要为高氯酸根离子。这与该区域较高的Li含量(以及其他较低含量的非电极表面元素)共同表明,微晶物质为高氯酸锂。
三、材料的力学性能——单颗粒微小压缩试验机
粉末颗粒的抗压强度会影响涂层的性能,且其性能和存储、运输及成型等环境条件密切相关。岛津微小压缩试验机MCT系列可评价正/负极粉末颗粒的强度,获取其试验力、位移与强度等数据关系曲线,而且可以观察其弹性阶段的线性变化。更进一步的,MCT系列试验机可以通过加/卸载试验模式测试颗粒的压缩率与回复率,通过循环试验测试其反复施力后材料性能等等。
MCT系列微小压缩试验机,主要用于评价:
- 正/负极材料单颗粒的力学性能评价,包括抗压、回弹率等性能
四、材料的力学性能——万能材料试验机
随着技术的发展,铜箔、铝箔及隔膜等关键材料的厚度越来越薄,可达4um。对超薄材料的力学性能实施高精度的科学评价,要求试验机具有高精度、高速数据采集、准确夹持等能力。岛津万能材料试验机已广泛用于评价:
- 正/负极材料与极片的剥离试验
- 铜箔、铝箔的拉伸、弹性模量、断裂延伸率等试验
- 隔膜拉伸、压缩、穿刺等力学性能评价
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