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晶体X射线衍射实验报告

简要描述:奥林巴斯X射线衍射(XRD)技术广泛应用于锂离子电池研究、生产和失效分析中。从原料矿物到电极材料,X射线衍射仪(XRD)是对材料中物相进行定性和定量分析的常规手段。对于负极材料石墨,影响电池性能的重要参数石墨化度需要用XRD进行表征;同时,X射线衍射仪(XRD)还可以通过对锂离子电池生产中的负极取向程度的分析,来决定极片压实工艺。

  • 产品型号:XRD
  • 厂商性质:代理商
  • 更新时间:2020-06-04
  • 访  问  量:164

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原位充放电衍射实验可以直接研究纽扣结构锂离子电池材料在充放电过程中正负极材料的结构变化和相转化。此外,使用硬射线XRD对软包电池进行原位充放电实验,从而对全电池进行失效分析。
X射线衍射仪是专门用于分析材料晶体结构的设备,能够通过精修得到三元材料的晶胞参数和离子混排信息,在三元材料制备工艺和材料掺杂改性方面以及三元材料的原位高温热性能等方面广泛应用。
原位XRD技术研究材料在不同电压下的相变

原位XRD技术是分析正负极材料相变变化的有力工具。实验中我们采用NCM材料做阴极,用石墨做阳极材料,做成电芯进行原位XRD测试,将电芯逐渐从3.0V充电到4.5V,每隔一段电压扫描一次。XRD测试采用赢洲科技公司生产的X射线衍射仪,实验结果如下图所示:

奥林巴斯衍射仪

便携式衍射仪


从图二图三可以看出,随着充电电压的升高,正极材料NCM的(003)峰开始向低角度偏移,此时NCM的(003)晶面间距增大,即c轴变大,当电压达到4.0V时达到低值,随后随电压升高又向高角度偏移;与之相对应,(110)峰随电压升高向高角度偏移,中间没有趋势,说明(110)晶面间距减小,对应着a轴一直变小。当电压大于4.4V后,003峰峰强变低,并开始宽化,说明此时晶体结构开始严重变形,晶胞中原子不能很好的规整排列,达到材料极限承受电压。
另外,材料充放电过程中的结构稳定性及相变过程对其电化学性能,特别是循环稳定性有着重要影响。通过分析可得到晶胞参数在充放电过程中的变化图,从而评估不同的正极材料引起的锂离子电池体积膨胀,为锂离子电池的安全研究、材料选取提供可行数据和分析手段。
锂离子电池在使用过程中,经常由于过充、过放、短路、高温等原因造成电芯寿命减少,甚至失效。因此应用XRD技术来进行锂离子电池的热失效分析,如从燃烧的残留物进行X射线衍射仪(XRD)分析,初步判断失效原因。
 

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