应用分享丨使用原位SEM和EDS直接追踪全固态电池中的反应分布

全固态电池作为一种新型电池技术，具有诸多优势，如安全性高、能量密度大等，有望在未来的能源存储领域发挥重要作用。然而，要实现其大规模应用，还需要深入研究电池内部的反应过程，以优化电池性能和提高其使用寿命。传统的研究方法往往难以直接观察到电池内部在工作状态下的反应分布情况，因此，开发新的技术手段来直接追踪全固态电池中的反应分布具有重要意义。研究者采用了SEM-EDS方法，原位 SEM 技术可以在电池工作过程中实时观察电池内部的微观结构变化，而 EDS 则能够对元素的分布进行分析，二者结合可以实现对全固态电池内部反应分布的直接追踪。

通过原位 SEM 和 EDS技术，研究者成功地观察到了全固态电池在充放电过程中内部反应的分布情况。他们能够清晰地看到电池内部不同区域在反应过程中的元素分布变化，以及微观结构的演变。例如，可以观察到锂离子在电极和电解质界面处的传输和嵌入 / 脱出过程，以及由此引起的电极材料的体积变化和结构改变。

通过改变电子束的加速电压，研究了Na信号的强度，发现5kV的加速电压提供了最高的Na信号强度。在低电压下照射3分钟也不会损伤样品，获得足够原位信号测量全固态电池性能。图1热度图可以更直观的观察元素富集情况。

▲图1

▲图2

▲图3

全能型平插式能谱仪工作示意图

Noda, T. et al. (2023) 'Direct tracking of reaction distribution in an all-solid-state battery using operando scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy,' Journal of the Ceramic Society of Japan, 131(10), pp. 651–658. https://doi.org/10.2109/jcersj2.23067.

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