理学XRD在锂离子电池研发中的晶相和晶体结构分析

来源：日本理学株式会社分类：应用方案

2025-05-10 16:00:17 15阅读次数

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引言

关注理学的小伙伴们肯定还记得，理学XRD设备中锂离子电池的相关应用专题，不记得了？相关主体链接如下！

电池：当然离不开理学XRD

理学锂离子电池原位测试附件

关于电池，理学能帮您！

而今天，我们专门来看看在研发过程中，理学XRD针对锂离子电池的晶相和晶体结构能够实现怎样的应用。下面就让我们开始吧！

在锂离子电池研发过程中

上图点击可以放大

Rigaku XRD

理学的XRD设备

Smart Lab

理学全自动多功能X射线衍射仪

理学SmartLab全自动多功能衍射仪以用户易用性为设计目标，结合了可靠的硬件和智能软件。

Smart Lab SE

理学智能多功能X射线衍射仪

理学SmartLab SE是一款功能极为多样的多用途 X 射线衍射仪，配备有内置的智能引导系统。

Mini Flex

理学台式 X 射线衍射仪

理学MiniFlex 台式 X 射线衍射仪是一款多功能粉末衍射分析仪器，能够测定：晶相鉴定（物相鉴定）与定量分析、结晶度百分比、微晶尺寸和应变、晶格参数精修、里特韦尔德（Rietveld）精修以及分子结构。

NanoPix

理学小角 X 射线散射系统

理学NANOPIX mini是小角X 射线散射（SAXS）系统，专门设计用于为质量控制（QC）以及研发（R&D）应用自动提供纳米颗粒粒度分布分析。

理学 NanoPix mini/MiniFlex

硅负极材料的晶粒尺寸和颗粒尺寸计算

负极材料硅是一种高容量材料。为了提高电池寿命，必须将粒径控制在几十纳米以内。在粒径小于或等于 100nm 的情况下，可利用 X 射线衍射仪（XRD）计算晶粒尺寸，通过 X 射线小角散射仪（SAXS）计算颗粒尺寸。

结论

在测量几十纳米范围内的晶粒和颗粒尺寸时，例如在硅负极中的研究，使用 XRD 和 SAXS 是最佳方法。

理学 SmartLab SE

研究正极材料NCM烧结时的相变行为

正极材料可通过固相法烧制合成。采用原位 X 射线衍射仪（XRD）可以在样品升温的同时进行测量，从而得以详细研究烧结过程。

结论

在烧结过程中可以捕捉到固态反应。通过这种方式检查烧结条件，从而确定适当的温度和时间。

理学 SmartLab SE

使用XSPA-400 ER高能分辨率检测器测量正极材料NCM

在使用铜靶 XRD 中，由于含有过渡金属元素正极材料衍射图的背底通常很高，因此微量杂质相峰的检测比较困难。与传统检测器相比，XSPA-400 ER 使用高能量分辨率来减少来自样品的 X 射线荧光并降低背底强度，从而进一步提高测量的灵敏度。

结论

与传统检测器相比 XSPA-400 ER 可以有效降低背底强度。因此它更容易观察到微弱的行射峰，这意味着可以检测到痕量晶相。

理学 SmartLab

使用BVS方法推断化合价和锂离子扩散路径

普通正极材料的化合价会影响电池性能。因此我们常常采用 X 射线吸收精细结构谱（XAFS）和化学分析用电子谱（ESCA）对这些材料进行分析。使用 X 射线衍射仪（XRD）及价键和理论（BVS）方法，可以根据原子间距离推断化合价。此外，应用 BVS 方法还可以通过确定锂离子易于变成单价离子的原子间距离来推断扩散路径。