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掃描電鏡在鋰電池負極材料的應用

  • 更新時間2024-03-13
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什么是負極材料？


 

負極材料是電池在充電過程中，鋰離子和電子的載體，起著能量儲存與釋放的作用，主要影響鋰電池的首次效率、循環性能、倍率等指標。在電池成本中，負極材料約占5%-15%,是鋰離子電池的四大關鍵材料之一。

 

鋰電池工作時主要的移動離子是陽離子，電池充電時，正極的鋰原子電離為帶正電荷的鋰離子和電子。帶正電的鋰離子從正極出發，穿過薄膜后到達負極，并在負極與電子合成鋰原子。電池放電時則相反，鋰離子從負極材料表面電離為鋰離子和電子，其中帶正電荷的鋰離子從負極出發，穿過薄膜后到達正極，并與電子合成鋰原子。鋰離子電池能否成功地制成，關鍵在于能否制備出可逆地脫/嵌鋰離子的負極材料。

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圖1：鋰電池工作原理示意圖

 


負極材料的類型


 

負極材料主要分為碳材料與非碳材料兩類。碳類是指碳基體系，主要包括人造石墨、天然石墨、中間相碳微球和硬碳。目前市場化應用程度最高的為碳材料中的石墨類負極材料。相比其他類型鋰電池負極材料應用，天然石墨和人造石墨在電池比容量、首次效率、循環壽命、安全性等方面具備綜合優勢，且原材料來源廣泛、價格便宜，是最主流的鋰電池負極材料。

 

非碳材料主要包括硅基材料、錫基材料、鈦基材料、氮化物和金屬鋰等。

 


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圖2：負極材料分類


掃描電鏡在負極材料的應用


 

掃描電鏡（SEM）可以輕松將樣品放大幾萬倍，使得幾個納米的細微結構都清晰可見。借助掃描電鏡可以觀察負極材料顆粒物的大小、分布情況、表面形貌、其他摻雜等細微特征，完成層間距的測量，為研究人員改善提升電池的質量提供強有力的幫助。

 

KYKY掃描電鏡產品在負極材料應用廣泛，服務多家該領域的國內頭部企業，下面為KYKY掃描電鏡對負極材料的觀測圖。

 


天然石墨


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人造石墨


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    中科科儀多年來一直致力于電子顯微鏡產品的研制開發和技術升級，于1975年成功研制我國第一臺掃描電鏡，2014年成功研制我國第一臺場發射槍掃描電鏡，具備深厚的技術積累與產業化應用經驗。KYKY掃描電鏡可以快速提供負極材料樣品準確和完整的信息，幫助負極材料制造商進一步優化生產過程，提升電池質量。

 

 

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