锂离子电池中石墨的扫描电镜分析
锂离子电池生产
过去的三十年，锂离子电池已经彻底改变了能源行业，与镍镉电池相比，锂离子电池重量更轻，充电时间短，并且在极端条件下具有更好的性能。锂离子电池的一个关键组成是石墨，这是电池电极的中阳极的主要材料。
当电池充电时，锂离子通过电解液从阴极流向阳极。然后，当电池放电时，此过程被逆转。电池阴极可以使用多种材料，但石墨是大多数阳极的首选材料，这要归功于其存量丰富，低沉本和长循环寿命。循环寿命是指电池能经受的充电与放电循环次数，反映了电池的工作时间长短。
为什么石墨用于电池？
随着全球各行各业致力于创造性能更强的锂离子电池，为电动汽车甚至电网规模的储能站等各种设备供电，石墨发挥着越来越重要的作用。通常需要将天然片状石墨转化为球形后使用，或者通过生产管控得到质量一致的合成石墨，高质量的合成石墨的生产需要 3000°C 的温度。
优化石墨的形态使研究人员能够创造出具有更高倍率性能、能量密度和首效、更长的循环寿命和更好安全性能的阳极。球形石墨颗粒可以有效填充，有利于提高整体导电性。使用扫描电子显微镜（SEM），研究人员可以直观地研究颗粒的形态，而光学显微镜在观察石墨等黑色粉末时很难使用。与光学显微镜相比，扫描电子显微镜还具有更高的分辨率。
锂离子电池用石墨的扫描电镜分析
研究人员通常缺乏内部设备和相关经验，会将样品送到有大型落地电镜的分析实验室进行分析。这些落地电镜需要专人操作，而外包这些分析会延迟结果。
过去的三十年，锂离子电池已经彻底改变了能源行业，与镍镉电池相比，锂离子电池重量更轻，充电时间短，并且在极端条件下具有更好的性能。锂离子电池的一个关键组成是石墨，这是电池电极的中阳极的主要材料。
当电池充电时，锂离子通过电解液从阴极流向阳极。然后，当电池放电时，此过程被逆转。电池阴极可以使用多种材料，但石墨是大多数阳极的首选材料，这要归功于其存量丰富，低沉本和长循环寿命。循环寿命是指电池能经受的充电与放电循环次数，反映了电池的工作时间长短。
为什么石墨用于电池？
随着全球各行各业致力于创造性能更强的锂离子电池，为电动汽车甚至电网规模的储能站等各种设备供电，石墨发挥着越来越重要的作用。通常需要将天然片状石墨转化为球形后使用，或者通过生产管控得到质量一致的合成石墨，高质量的合成石墨的生产需要 3000°C 的温度。
优化石墨的形态使研究人员能够创造出具有更高倍率性能、能量密度和首效、更长的循环寿命和更好安全性能的阳极。球形石墨颗粒可以有效填充，有利于提高整体导电性。使用扫描电子显微镜（SEM），研究人员可以直观地研究颗粒的形态，而光学显微镜在观察石墨等黑色粉末时很难使用。与光学显微镜相比，扫描电子显微镜还具有更高的分辨率。
锂离子电池用石墨的扫描电镜分析
研究人员通常缺乏内部设备和相关经验，会将样品送到有大型落地电镜的分析实验室进行分析。这些落地电镜需要专人操作，而外包这些分析会延迟结果。
使用飞纳台式扫描电镜大样品室卓越版 Phenom XL 拍摄的石墨颗粒图像。左上图是天然石墨。其他图像是五种不同的处理方法的合成石墨，目的是找到最接近球形天然石墨形态的材料。
通过使用 Phenom XL 的专用自动扫描软件，研究人员可以显著缩短这些实验的时间。Phenom XL 让研究人员经过简单培训后即可亲自进行分析。
使用专用的自动扫描软件，Phenom XL 一次可以自动测试 36 个样本，在 30 分钟内生成超过 200 张图像。该软件使用简单，用户只需输入样品数量以及放大倍率，完成此操作后，图像采集可以在无人值守的夜间完成，从而大大缩短了分析时间，同时消除了不同操作员导致的图像质量变化。
Phenom XL 可以生成 8 nm 分辨率的图像，这对 20μm 石墨颗粒而言是成像分析的理想仪器。此外，直观的用户界面减少了培训要求，使更多的用户参与使用。
当下全球的研究员致力于改进锂离子电池阳极的石墨，而具有专用自动扫描软件的 Phenom XL 台式扫描电镜可以自动执行测试中的重复工作。由于能够在部门内快速准确地表征这些样品，用户们可以加快研发过程，以设计更安全、更强大和更持久的锂离子电池。
