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深圳市善時(shí)儀器有限公司
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閱讀：9發(fā)布時(shí)間：2025-7-4
一、前言
石墨”一詞來源于希臘語“graphein”，該材料耐高溫，耐腐蝕，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和穩(wěn)定的化學(xué)性能，同時(shí)比鋁要輕。石墨具備電子電導(dǎo)率高、層狀結(jié)構(gòu)在嵌鋰前后體積變化小、嵌鋰容量高和嵌鋰電位低等優(yōu)點(diǎn)。正極材料、負(fù)極材料、電解液以及隔膜是鋰離子電池的核心組成部分，電解液的主要作用是承載著鋰離子在正負(fù)極之間的傳導(dǎo)，組成部分包括鋰鹽、有機(jī)溶劑以及功能添加劑。隔膜起著隔開正、負(fù)極材料的作用，防止二者接觸造成短路，其主要是由過孔的高分子聚合物薄膜構(gòu)成，在實(shí)際應(yīng)用過程中，鋰離子電池充電/放電就是靠鋰離子在正、負(fù)極材料中可逆的嵌入/脫出來完成。作為鋰電池的核心組成之一——負(fù)極材料，已成為目前主流的商業(yè)化鋰離子電池負(fù)極材料。
二、使用儀器
SS-60掃描電鏡
SS-60掃描電鏡，放大倍率6萬倍,采用二次電子和背散射電子雙重探測器,1KV~30KV加速電壓選擇，圖像分辨率高,通過選配EDS可進(jìn)行元素成份分析,冷卻臺(tái)的安裝可在無前處理情況下對水分取樣分析,高/低真空配置縮短前處理過程,CCD攝像頭的安裝可對載物臺(tái)內(nèi)部觀察,Tilt（0~45）載物臺(tái)配置（可選擇）
掃描電鏡主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態(tài)，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產(chǎn)生各種效應(yīng)，其中主要是樣品的二次電子發(fā)射。掃描電子顯微鏡可以觀察到樣品表面的微觀結(jié)構(gòu)，從微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)來分析一下鋰電池負(fù)極材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
三、試驗(yàn)過程
為了更好的觀察石墨負(fù)極材料，決定觀察負(fù)極材料的截面，需對樣品進(jìn)行裁剪拋光處理。然后鍍金放入掃描電鏡觀察
低倍數(shù)下視野開闊利于尋找樣品，可以看出石墨負(fù)極材料塊狀結(jié)構(gòu)
中低倍數(shù)樣品整體輪廓拍攝清晰，不同的成分襯度，代表著不同的元素分布
中高倍數(shù)下定點(diǎn)觀察 細(xì)節(jié)清晰
四、試驗(yàn)結(jié)果
自鋰電池問世以來，石墨一直是負(fù)極材料的主流。其具有的優(yōu)良導(dǎo)電性和高度結(jié)晶的結(jié)構(gòu)，有利于鋰離子的嵌入與脫出，且其具有工作電壓平臺(tái)較低以及穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，因此為充分利用硅和石墨的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服其缺點(diǎn)，在石墨材料中摻硅是獲得高比容量負(fù)極材料的有效途徑。
根據(jù)鋰電池的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，負(fù)極材料需涂覆于導(dǎo)電集流體上。金屬箔是鋰離子電池集流體的主要材料，其作用是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來，以便形成較大的電流輸出。通過以上三圖的掃描電鏡分析可以看出鋰電池負(fù)極材料采用的金屬箔是銅箔，這主要是銅箔具有良好的導(dǎo)電性、質(zhì)地較軟、制造技術(shù)較成熟、價(jià)格相對低廉等特點(diǎn)，因而成為鋰離子電池負(fù)極集流體之選。一般將配好的負(fù)極活性漿料均勻涂覆在銅箔表面，活性材料厚度為50~100um，經(jīng)干燥、滾壓、分切等工序，制得負(fù)極電極，銅箔在鋰離子電池內(nèi)既可充當(dāng)負(fù)極活性材料的載體，又可充當(dāng)負(fù)極電子收集與傳導(dǎo)體。
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