21世纪的许多重大技术依靠lithium-containing化合物和合金,从锂离子电池用于移动电子产品和汽车和轻型结构合金。
尽管缺乏一个方法来确定锂的内容在微尺度,这些领域的进展显著。往往,进行显微分析,能量色散x射线能谱(EDS)采用扫描电子显微镜(SEM)。
然而,对于元素原子序数(Z) < 4,这还没有达到自独特的x射线释放(例如,李K在55 eV)很容易减毒的样本或氧化层的存在或污染,需要非常专业的就业探测器。
然而,无法执行定量测量由于依赖荧光产额的李结合状态的检测极限~ 20 wt %李提出了重大问题。1
它最近被提议元素李地图获得与这些探测器是不可靠的。2
然而,李LKR /河中的小岛研究人员最近完成量化的SEM利用成分通过不同技术采用EDS和定量背散射电子成像(qBEI)。3、4
Z = 4的元素使用EDS - 94量化,而原子质量是决定使用qBEI (qBEI信号作为一个函数的原子序数Z = 1 - 94)。鉴于MgLi合金调查,光元素的比例(Z = 1 - 3)计算,假定是李。
李< 5%使用这种锂的检测成分通过不同技术(Li-CDM)证明了可接受的精度(~ 1 wt %)。
Gatan和EDAX发起了密码™系统,它结合了EDAX辛烷精英或选举超级EDS探测器Gatan OnPoint™后向散射电子传感器和DigitalMicrograph composition-by-difference模块®软件来客观地量化样本的锂含量。
本文评估的准确性Li-CDM在各种非金属材料和描述了最近的结果通过使用密码来评估锂含量化学计量铝酸锂和锂镍钴锰氧化物粉末,两者都是常用的锂离子电池阴极欧洲杯足球竞彩材料。
欧洲杯足球竞彩材料和米治疗
密码是用来记录可量化的背散射电子测量来自55个标本(微观分析顾问有限公司)。样品不同的原子序数从4到83和元素组成,矿物、半导体、合金材料。欧洲杯足球竞彩
为了防止电荷在SEM,样本手工抛光和涂有一层厚2.0纳米碳使用Gatan佩奇™II广泛氩束系统。
密码是用于执行定量锂分析在两个商业访问样本:高纯度(> 99.99%)LiAlO2(100)晶体衬底和锂镍锰钴氧化物粉(NMC)理论倪:Mn:公司8:1:1和李5.7 wt. %的比例(约25。%)。
为了防止收费,样品是由宽梁氩铣与Gatan伊利昂®II或胸大肌II抛光机和覆盖着2.0 nm厚的碳层。NMC 811粉试样在环氧树脂生产植入一块整体样本前处理。
场发射扫描电镜是利用收集在20到25 kV EDS和qBEI数据,分别以保证所有x射线线被有效地刺激同时也给等效信号抽样量。
披露的晶体结构,电子背散射衍射(EBSD)是一个商业NMC样本利用清晰™探测器。
图1所示。密码系统充电锂研究允许您执行中锂含量的定量分析一个示例第一次。图片来源:EDAX。
结果和Discussion
评估一个pplicability Li-CDM的Compound米aterials
图2描绘了qBSE信号平均原子序数,Z使用修改后的电子方法,确定方程(1):5
 |
(1) |
方程1。
一个我我代表元素的原子分数和x≃0.7。符合其他出版物,6qBSE信号拟合函数:
 |
(2) |
方程2。
C和问常数与SEM和探测器设置有关。
的化合物Z< 40岁适合的实验结果的指数曲线方程2被发现,很少有,如果有的话,离群值。
然而,对于材料的欧洲杯足球竞彩Z> 40岁,虽然实验结果继续遵循整体趋势线,增加色散的实验数据表明,相当的不确定性Li-CDM计算预期。
无论如何,这是证明Li-CDM是可以接受的各种金属和非金属的标本Z< 40岁。
图2。图的归一化灰度级背散射电子的平均原子序数。复合材料的平均原子序数是计算使用修改后的电子方程(1)的方法。圈是实验欧洲杯足球竞彩数据,而虚线是指数函数方程(3)。图片来源:EDAX。
评估lithiumC用的lithium一个luminate
锂铝酸锂样品的浓度决定使用密码。表1总结了成分分析结果。锂浓度是22.6±3.5。% (9.5±1.7 wt. %),这是在2.4。%and just 0.9 wt.% of the nominal composition of 25.0 at.% (10.5 wt.%).
表1。元素LiAlO的量化结果2样本。来源:EDAX
|
李 |
艾尔 |
O |
| 通过化学计量学 |
| 在。% |
25.0 |
25.0 |
50.0 |
| 通过EDS |
| 在。% |
- - - - - - |
29.6 |
70.4 |
| Std.开发。 |
- - - - - - |
1.6 |
5.1 |
| 李composition-by-difference |
| 在。% |
22.6 |
22.9 |
54.6 |
| Std.开发。 |
3.5 |
1.0 |
4.0 |
评估lithiumC用的锂离子BatteryCathode米aterials
NMC 811粉测试大致包括球形次级粒子直径范围从5到30µm。欧洲杯猜球平台这些次级粒子团聚体较小的“主要”粒欧洲杯猜球平台子,可能会出现在一个电子背散射衍射(EBSD)晶体取向地图(图3)。
定向地图EDAX清晰EBSD探测器获得的展品主要粒子大小从200到2000海里,用随机晶体取向和低/不差距。欧洲杯猜球平台
图3。二次电子图像和一个例子b)定向地图的锂镍锰氧化物粉末样品。图片来源:EDAX。
定量EDS分析了在选定的地方在NMC粒子和显示O,镍、锰、和公司很少甚至没有改变内部或之间的粒子测试(表2)。欧洲杯猜球平台
没有进一步组件检测到高于最低检测阈值。实验倪:Mn:公司的比率8.07:1.00:1.01被发现兼容名义8:1:1比率。
表2。定量EDS分析六NMC的粒子。欧洲杯猜球平台分析位置如图4所示。来源:EDAX
| 每个名义(期望。%) |
| 李 |
O |
倪 |
锰 |
有限公司 |
|
倪 |
锰 |
有限公司 |
| - - - - - - |
66.7 |
26.7 |
3.3 |
3.3 |
|
8.00 |
1.00 |
1.00 |
| 实验(在。%) |
|
O |
倪 |
锰 |
有限公司 |
|
倪 |
锰 |
有限公司 |
| 点1 |
73.3 |
21.3 |
2.7 |
2.7 |
|
7.89 |
1.00 |
1.00 |
| 现货2 |
74.4 |
20.3 |
2.6 |
2.6 |
|
7.81 |
1.00 |
1.00 |
| 现货3 |
72.8 |
21.8 |
2.7 |
2.7 |
|
8.07 |
1.00 |
1.00 |
| 区域1 |
73.0 |
21.4 |
2.7 |
2.9 |
|
7.93 |
1.00 |
1.07 |
| 面积2 |
71.7 |
22.9 |
2.7 |
2.7 |
|
8.48 |
1.00 |
1.00 |
| 区域3 |
73.2 |
21.5 |
2.6 |
2.6 |
|
8.27 |
1.00 |
1.00 |
| 的意思是 |
|
8.07 |
1.00 |
1.01 |
密码是用来评估六个不同的NMC粒子的锂浓度;欧洲杯猜球平台分析网站提出了如图4所示。意味着锂浓度确定为22.5。% (5.7 wt %)和内~ 1.5 wt %的名义组成价值7.3±0.3 wt %。
图4。)定量背散射电子图像的灰度强度值可以直接相关的平均原子序数Z;位置用于定量EDS和Li-CDM分析表示。b)的图形表示锂6 NMC颗粒分析的内容使用密码。欧洲杯猜球平台图片来源:EDAX。
以来在电池材料分析这是一个重大进步阴极材料的电荷状态被发现在一个典型的SEM首次。~ 25%李代表电池的带电状态。
总结
在化学计量化学样品,锂组成不同方法证明。一个高纯铝酸锂晶体衬底的锂浓度内被发现9.5 wt. % ~ 1 wt. %的化学计量值,精度与近期金属样品的结果。2
NMC阴极材料的锂浓度量化首次使用一个标准的扫描电子显微镜。在这种材料中,意味着锂浓度的22.5。%was observed experimentally, equivalent to the uncharged battery condition.
这些发现证实Li-CDM广泛的材料,让有趣的描述lithiated电池材料利用密码。欧洲杯足球竞彩
引用
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- d . Kaczmarek扫描显微镜12(1)(1998)161 - 169页
这些信息已经采购,审核并改编自EDAX提供的材料。欧洲杯足球竞彩
在这个来源的更多信息,请访问EDAX。