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2018 Nature会议丨SEM+Raman、FIB-SEM+TOF-SIMS技术在锂电池行业的创新应用
TESCAN微分析综合解决方案，实现了原位二维、三维的高分辨形貌结构观测、微量轻元素分析和化学结构分析等多种分析功能的一体化，是锂电池行业微分析检测的优异工具。
众所周知，在电池技术领域，电池容量和充电速度一直都是亘古不变的话题，放眼全球电子设备市场，已经问世多年的锂电池依旧是这一领域的绝对霸主。锂离子电池的概念从1970年被美国的M.S. Whittingham教授首先提出，到1985年被开发成功，再到1991年Sony公司商业化生产到现在，总共经历了40多年时间，虽然电池技术始终没有取得突破性进展，但仍然会涌现出各种新电池材料以及对现有的各种电极材料进行改性的新型材料，而这些新材料的涌现，也给这一领域不断带来一些小惊喜。
当然，电池的微观分析检测技术也在不断的发展和创新，TESCAN锂离子电池微分析综合解决方案，在传统的利用扫描电子显微镜进行微观形貌的观测基础上，引入了创新的扫描电镜-拉曼一体化技术(SEM-Raman) 以及聚焦离子束双束扫描电镜-飞行时间二次离子质谱一体化技术(FIB-SEM-TOF-SIMS)，实现了原位二维、三维的高分辨形貌结构观测、微量轻元素分析和化学结构分析等，是锂电池行业微分析检测的优异工具。
锂离子电池结构
锂电池以含锂的化合物作正极， 如钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)或磷酸铁锂(LiFePO4)等二元或三元材料；负极采用锂-碳层间化合物，主要有石墨、软碳、硬碳、钛酸锂等；电解质由溶解在有机碳酸盐中的锂盐组成；聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)微孔膜作为隔膜位于电池内部正负极之间，保证锂离子通过的同时，阻碍电子传输，目前主要有单层PE、单层PP、3层PP/PE/PP复合膜。
形貌观测 (SEM/FIB-SEM)
隔膜
正极材料
负极材料
电解质
元素分析 (FIB-SEM-TOF-SIMS)
锂元素分析
由于锂元素是轻元素，含量低，常用的EDS分析无法解决这一难题，而FIB-SEM-TOF-SIMS可以很好地解决这一难题。
传统的电镜+能谱分析方法，检测不出锂元素
FIB-SEM-TOF-SIMS一体化技术，检出限低至ppm，轻松检测Li元素
原位元素分析
FIB-SEM-TOF-SIMS可以原位观测多次充放电后锂离子的分布变化，并可三维重构分析。
充放电前(左)和15次充放电后(右)锂离子的分布图
15次充放电前后电极活性粒子(左)、孔隙度与炭黑以及其他非活性物质(中间)以及相之间的界面(右) 三维重构
物象分析 (SEM-Raman)
材料鉴定及分布分析
电镜-共聚焦拉曼一体化系统RISE可以识别碳材料、金属氧化物、高分子聚合物、电解质中的材料，并确认晶体种类和结晶度，以及识别固态、液态和气态。
石墨烯电极是负极材料的最新发展。石墨烯相对于石墨，储锂空间多，可以提高电池的能量密度，并且石墨烯颗粒尺度为微纳米量级，锂离子的扩散路径短，有利于提高电池的功率性能，此外石墨烯电极还有助于提高电池的倍率性能和安全性。
SEM-Raman图像，红色反映了高质量石墨烯的分布
原位物象分析
拉曼谱带的峰高、峰宽和比例反映了同种材料的结晶度差异。电镜-拉曼一体化系统也可以原位检测锂离子在充放电过程中嵌入与脱出造成的碳材料晶体结构和结晶度变化。
科学与技术的碰撞，推动锂电行业快速发展
2018年1月13-15日，由《自然》研究与南方科技大学联合主办的"2018 Nature Conference-材料电化学研究与应用大会"在深圳市华侨城洲际酒店盛大开幕，来自全球、在电化学能源领域顶尖的科学家、工程师以及工业界领袖汇聚一堂，探讨了目前在实现电化学能源转换和储存技术突破方面的最新进展，以及推动对可再充电电池、燃料电池和电催化系统等所面临的挑战。
2018Nature Conference大会开幕式现场
作为全球电子显微镜及聚焦离子束领域的技术领导者和创新者，TESCAN公司参加了此次大会，展示了TESCAN锂离子电池微分析综合解决方案的创新技术和应用，引起了很多学者的浓厚兴趣，与TESCAN现场工作人员进行了深入的沟通与交流。同期，TESCAN也举办了丰富多彩的现场抽奖活动，吸引参会观众踊跃参与。
TESCAN展台风采掠影
如欲了解更多SEM-Raman、FIB-SEM-TOF-SIMS一体化系统应用案例，
