Phenom Ar-C 手套箱版扫描电镜在锂电池研究中的应用优势

2025-03-18 16:00:11 25阅读次数

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从移动设备到交通工具，电池已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。随着我们努力地通过使用电动节能汽车和可持续能源来减少我们对地球的影响，新的改良的电池技术至关重要。

与其它商用电池技术相比，锂离子电池具有卓越的能量和功率密度性能，是高效的储能设备。目前，锂离子在越来越多的应用中得到广泛运用，例如智能手机和电动汽车。

然而，一些新闻报道的案例表明，锂电池在流行电子产品使用中发生爆炸，引发了重大召回事件。智能手机中的锂离子电池在飞行过程中引起火灾后，整个航空旅行行业都采用了新的安全法规。也有一些案例表明，电动汽车中的电池起火燃烧，非常难以熄灭而且容易复燃。

目前的技术大多采用液体电解质，因此为了提升电池的安全性能，下一阶段将会重点研究固态锂电池。固态锂电池可以帮助解决两个关键问题：

提供更大的能量密度
提供更安全的产品

分析锂电池材料的主要挑战是它们在空气中非常活泼。在固态锂电池的研发过程中，必须保护样品在制备和分析过程中不与环境发生反应，氩气环境可防止锂与氧气、氮气或水反应。

飞纳手套箱版扫描电镜 Phenom Ar-C 是唯一可以完全放置在充满氩气环境的手套箱内的台式扫描电子显微镜，允许研究人员对空气敏感的锂电池样品进行研究。

通常，当把样品从手套箱转移到扫描电镜时，由于暴露在水、氧气或氮气中，样品会发生改变。如果将扫描电镜放置于氩气手套箱内，由于样品和扫描电镜分析处于同一环境中，既可以保护样品，工作流程也会快得多。

然而，尽管锂不与氩气发生反应，但在氩气环境下的研究仍然存在着一些挑战。

扫描电子显微镜使用 15000 伏特（甚至更高）的高加速电压。在没有适当预防措施的情况下，在氩环境中使用如此高的电压可能会由于氩气的低击穿电压而导致火花，最终将损坏 SEM 内部的电子器件。为了避免这个问题，Phenom Ar-C 手套箱版台式扫描电镜采用专利的保护技术，为表征空气敏感的电池样品提供了一个受保护的环境。

优势

通过在手套箱中使用 Phenom Ar-C，您可以在该手套箱中同时进行样品制备和 SEM/EDS 分析。这不仅使样品制备、成像和分析过程变得快速，还意味着锂样品可以持续受到氩气环境的保护。因此，您可以在样品转移到其它研究设备之前对样品进行研究或预筛选。虽然使用了厚手套，但样品台的操作非常简单。此外，该系统在没有干预的情况下，长寿命的 CeB₆ 灯丝可以使用数千小时。

传统方法与 Phenom Ar-C 手套箱版台式扫描电镜对比

锂金属作为锂电池的阳极材料

优势:

高比能量
高比功率

挑战：

安全性
容量

扫描电镜用于锂金属研究，有助于研究人员了解 Li 的工作原理，以开发新的方法提高性能。

锂金属的优势与挑战

案例

在充满氩气的手套箱内使用 Phenom Ar-C 飞纳台式电镜，获得的锂枝晶扫描电镜（SEM）图像。下图是横截面样品，可以看出的超景深可以清晰观测样品。

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——复纳科学仪器（上海）有限公司，2012 年创立于上海，为高校、企业和研究所提供台式扫描电子显微镜，产品线丰富：台式肖特基热场发射扫描电镜、CeB6 灯丝 XL 系列智能化台式扫描电镜、CeB6 灯丝 P 系列高性价比台式扫描电镜，ParticleX 系列全自动颗粒和异物检测扫描电镜，DiatomAI 全自动硅藻检测系统（电镜法），以及扫描电镜样品制备设备——离子研磨仪等。

还提供与台式扫描电镜相关的技术支持和测试服务，在上海、北京、广州、成都设立了测试中心和售后服务中心，目前在中国已经拥有超过 2000 名用户。

复纳科学仪器（上海）有限公司

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