专业系列解读：锂离子电池样品的金相制备（二）-医疗器械网

专业系列解读：锂离子电池样品的金相制备（二）

来源：弗尔德（上海）仪器设备有限公司分类：动态 2023-10-16 16:20:52 63阅读次数

上一期我们介绍了锂离子电池的发展背景及电池盖和外壳的金相制样要点及分析示例，本期我们将继续探讨锂离子电池关键部件正、负极箔及点焊焊点的金相制备。

负极箔的金相制备

图8给出了可能的负极材料类型。目前，传统的负极由铜箔作为集流体，在一面或两面涂覆有石墨。在这里，挑战是在不损坏箔或涂层的情况下制备样品，并且不造成涂抹问题。涂抹会使铜箔的厚度在显微镜下显得比实际更厚，因此可能导致错误的判断。此外，由于不正确的金相制备，石墨层也有可能从涂层上脱落。

图8.主要的负极材料分类

镶嵌正负极箔的最佳方法是使用环氧基冷镶嵌树脂。KEM 92是QATM的环氧树脂，在这种冷镶嵌材料中，树脂和固化剂之间的缓慢化学反应使得样品和镶嵌树脂之间的缝隙较小。通过使用冷镶嵌试样附件比如试验夹具，可以在一个模具中同时镶嵌多个箔片。

表2的制备方法基于QATM特定的设备和磨抛耗材，可保证负极箔制备的准确结果。由于铜和石墨的材质都相对较软，所以研磨阶段均采用材料去除更为温和的SiC砂纸。QATM最新推出的Quick-Tap砂纸转换盘可重复固定无背光面砂纸，有助于节约成本和保护环境。

表2. 锂离子电池负极箔的磨抛制备参数

图9为光学显微镜下负极箔的微观结构。涂层与箔之间的连接、铜箔的平直度以及可能的制造缺陷会是锂离子电池负极箔金相分析中的有趣问题。图10显示了能谱分析的结果，在这里可以确定所包含的元素。

图9. 负极低倍（左图）及高倍下（右图）的显微结构

图10. 负极箔BSE及EDS面分布分析结果

正极箔的金相制备

正极材料最流行的组合之一是使用铝箔作为集电体，在一侧或两侧涂覆上金属氧化物颗粒，如LiNiMnCo氧化物。图11显示了各种正极材料及其性能。表3所示的制备方法是QATM根据其特定的机器和耗材开发的，可以保证正极箔制备后的结果最为准确。

图11. 正极涂层不同活性材料的对比及FIB截面

表3. 锂离子电池正极箔的磨抛制备参数

图12. 铝箔，两侧涂覆有金属氧化物颗粒低倍（左）及其放大（右）

这里也可以使用EDS探测器来确定集流体和涂层所包含的元素。图13显示了正极箔EDS元素面分布分析结果。

图13. 正极箔的EDS分析示例

电阻点焊的金相制备

最后提到但同样重要的是电池盖上点焊处的金相制备。这项检查对航空航天工业至关重要。太空飞行环境对风险特别敏感，特别是当它涉及到国际空间站(ISS)的可居住空间内潜在的火灾时。在Robonaut 2 (R2)等较大的电池组中，许多锂离子电池以并联串联的方式放置，以获得所需的堆叠电压和所需的运行时间或满足特定的功率。

研究这些锂离子电池的点焊对确保国际空间站的安全至关重要。在这里, 最重要的问题是不要因为不正确的金相制备而覆盖住孔隙，因为参数不当的话，材料可能会涂抹并封住表面的孔隙。表4列出了制备这些点焊样品的适当磨抛参数，图14显示了这些点焊的一些测量结果。

表4. 锂离子电池电阻点焊焊点的磨抛制备参数

图14. 电池盖上的点焊点，红色圆圈显示出点焊两端的微小裂纹（3%硝酸酒精溶液腐蚀）

更多关于锂离子电池金相制备的信息，欢迎联系我们。

文中用到的主要磨抛设备QATM Qpol 250/300A1-ECO/ECO+

弗尔德（上海）仪器设备有限公司隶属全球技术领先者-弗尔德集团旗下，提供最先进的样品处理与分析设备及解决方案。

旗下五大品牌：德国Retsch（莱驰）粉碎、研磨、筛分设备，德国Microtrac MRB（麦奇克莱驰）多功能粒度粒形分析仪，Carbolite?Gero（卡博莱特?盖罗）烘箱、高温烘箱、箱式马弗炉、灰化炉、管式马弗炉、气氛马弗炉、真空马弗炉、高温马弗炉及工业定制炉，Eltra（埃尔特）碳/氢/氧/氮/硫元素分析仪，QATM（奥德镁）切割机、镶嵌机、磨抛机、硬度计。

服务于全球无数实验室、制造商和科研机构，是客户最忠实的合作伙伴。弗尔德致力于和客户共同进步成长，为客户提供有效可靠的产品、流程和工艺方法，使其能够更安全、更高效、更持久地发展业务。我们希望通过不懈努力，不断推动技术进步，使世界变得更加健康和安全。

关注弗尔德公众号

更多精彩等您体验！

参与评论

登录后参与评论

全部评论(0条)

推荐阅读

专业系列解读：锂离子电池样品的金相制备（二）

专业系列解读：锂离子电池样品的金相制备（二）

弗尔德（上海）仪器设备有限公司 70
2023-10-16
硅碳负极助力锂离子电池能量密度提升

硅碳负极材料被认为是新一代高能量密度锂离子电池最具发展潜力的负极材料

 珠海欧美克仪器有限公司 0
2024-04-15
活动邀请｜第四届锂离子电池热测试主题研讨会

官方热线：400-117-870

杭州仰仪科技有限公司 0
2024-05-28
直播预告 | 最新切割及镶嵌技术在电子行业金相制样中的应用

最新切割及镶嵌技术在电子行业金相制样中的应用

 弗尔德（上海）仪器设备有限公司 0
2024-04-26
金相制样耗材大盘点！你想pick谁？

金相制样，作为材料科学领域的一项基础而重要的技术，其耗材种类繁多，各具特色。今天，就让我们一起来盘点一下这些金相制样耗材，看看哪些是你比较想pick的“明星”产品！

链能金相实验设备南京有限公司 0
2024-03-14
选择QMAXIS（可脉）金相制样耗材，女神节宠你没商量！

随着女神节的到来，我们不仅要赞美和庆祝女性的力量与美丽，更要以实际行动为她们送上真挚的祝福。在这个特别的日子里，选择南京链能家，选择QMAXIS（可脉）金相制样耗材，就是给身边的“女神”们送上的一份贴心的礼物。

链能金相实验设备南京有限公司 0
2024-03-08
春光甚好，携手金相制样设备南京链能家等你！

春日的阳光洒满了大地，万物在温暖的怀抱中苏醒，生机勃勃。在这美好的季节里，南京链能家诚挚地邀请大家前来实验室体验其好用实用性价比高的金相制样设备。

链能金相实验设备南京有限公司 0
2024-03-07
女神节采购金相制样耗材，相约南京链能家！

随着春天的脚步渐近，我们又迎来了一个特别的日子——女神节。这是一个向女性朋友们表达敬意和关爱的日子，也是一个展示女性风采、释放女性魅力的时刻。在这个温馨而充满欢声笑语的节日里，南京链能家特别为大家准备了一场金相制样耗材的采购“盛宴”。

链能金相实验设备南京有限公司 0
2024-03-05
元宵节已过， QMAXIS（可脉）金相制样耗材助你收心

随着元宵节的结束，意味着假期的彻底结束，大家也是时候以全新的面貌开启工作与生活。此时，你需要一位得力助手，帮助你迅速从节日的氛围中抽身，全身心地投入到工作中。而QMAXIS（可脉）金相制样耗材，正是你不可或缺的得力伙伴。

链能金相实验设备南京有限公司 0
2024-02-28
开工好状态，美国QMAXIS金相制样耗材来助力！

随着春日的暖阳渐入，各行各业的机器也开始苏醒，全新的工作周期正在拉开帷幕。在这充满活力的时刻，金相制样耗材以其不可或缺的角色，助力每一位金相人、每一位科研者，以较佳状态投入到新一轮的工作中。

链能金相实验设备南京有限公司 0
2024-02-23