石墨負極掃描電鏡測試報告

一、前言

      石墨”一詞來源於希臘語“graphein”，該材料耐高溫，耐腐蝕，具有良好的導電性、導熱性和穩定的化學性能，同時比鋁要輕。石墨具備電子電導率高、層狀結構在嵌鋰前後體積變化小、嵌鋰容量高和嵌鋰電位低等優點。正極材料、負極材料、電解液以及隔膜是鋰離子電池的核心組成部分，電解液的主要作用是承載著鋰離子在正負極之間的傳導，組成部分包括鋰鹽、有機溶劑以及功能添加劑。隔膜起著隔開正、負極材料的作用，防止二者接觸造成短路，其主要是由過孔的高分子聚合物薄膜構成，在實際應用過程中，鋰離子電池充電/放電就是靠鋰離子在正、負極材料中可逆的嵌入/脫出來完成。作為鋰電池的核心組成之一——負極材料，已成為目前主流的商業化鋰離子電池負極材料。

二、使用儀器

SS-60掃描電鏡

      SS-60掃描電鏡，放大倍率6萬倍,采用二次電子和背散射電子雙重探測器,1KV~30KV加速電壓選擇，圖像分辨率高,通過選配EDS可進行元素成份分析,冷卻台的安裝可在無前處理情況下對水分取樣分析,高/低真空配置縮短前處理過程,CCD攝像頭的安裝可對載物台內部觀察,Tilt（0~45）載物台配置（可選擇）

      掃描電鏡主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表麵形態，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產生各種效應，其中主要是樣品的二次電子發射。掃描電子顯微鏡可以觀察到樣品表麵的微觀結構，從微觀結構出發來分析一下鋰電池負極材料的內部結構。

三、試驗過程

      為了更好的觀察石墨負極材料，決定觀察負極材料的截麵，需對樣品進行裁剪拋光處理。然後鍍金放入掃描電鏡觀察

低倍數下視野開闊利於尋找樣品，可以看出石墨負極材料塊狀結構

中低倍數樣品整體輪廓拍攝清晰，不同的成分襯度，代表著不同的元素分布

中高倍數下定點觀察 細節清晰

四、試驗結果

      自鋰電池問世以來，石墨一直是負極材料的主流。其具有的優良導電性和高度結晶的結構，有利於鋰離子的嵌入與脫出，且其具有工作電壓平台較低以及穩定性好等特點，因此為充分利用矽和石墨的優點，同時克服其缺點，在石墨材料中摻矽是獲得高比容量負極材料的有效途徑。

      根據鋰電池的工作原理和結構設計，負極材料需塗覆於導電集流體上。金屬箔是鋰離子電池集流體的主要材料，其作用是將電池活性物質產生的電流匯集起來，以便形成較大的電流輸出。通過以上三圖的掃描電鏡分析可以看出鋰電池負極材料采用的金屬箔是銅箔，這主要是銅箔具有良好的導電性、質地較軟、製造技術較成熟、價格相對低廉等特點，因而成為鋰離子電池負極集流體之選。一般將配好的負極活性漿料均勻塗覆在銅箔表麵，活性材料厚度為50~100um，經幹燥、滾壓、分切等工序，製得負極電極，銅箔在鋰離子電池內既可充當負極活性材料的載體，又可充當負極電子收集與傳導體。