透射电子显微镜(TEM)作为材料科学领域的一种强大分析工具,具有原子级别的空间分辨率,使研究人员能够深入探讨材料的微观结构。在锂电池材料的研究中,TEM技术发挥着至关重要的作用,帮助科研人员细致观察锂离子电池材料内部的原子排列、晶格缺陷和结构扭曲等微观特征,从而揭示材料性能的内在机制。
锂电池材料的TEM分析方法
1.TEM成像模式
TEM的成像模式主要包括明场像和暗场像,主要用于观察样品的形貌特征。高分辨透射电子显微术(HRTEM)能够提供原子尺度的清晰图像,而选区电子衍射(SAED)则用于分析样品的晶体结构和相信息。
三元材料TEM表征效果(a)TEM明场照片 (b)选区电子衍射图像及高分辨照片
2.扫描透射电子显微镜(STEM)模式
STEM模式通过汇聚的电子束扫描样品,并利用环形探测器接收散射电子进行成像。高角环形暗场像(HAADF)和环形明场像(ABF)是STEM模式中常用的成像技术,尤其对锂和氧等轻元素的直接成像至关重要。
LiFePO4正极材料在不同脱锂量下的原子尺度结构 (a)原始LiFePO4的ABF图像(b)完全脱锂态下LiFePO4的ABF图像(c)半脱锂态下LiFePO4的ABF图像
3.X射线能谱(EDS)分析
EDS通过分析样品发出的特征X射线来确定样品中元素的种类和含量。在STEM模式下,EDS可以提供元素分布的详细图像,帮助研究人员了解材料的组成。
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