【摘要】 透射电子显微镜（TEM）是一种具有高分辨率和高放大倍数的电子显微镜，可以观察到材料在原子尺度的微观结构。

科学指南针-知识课堂：

透射电子显微镜（TEM）是一种具有高分辨率和高放大倍数的电子显微镜，可以观察到材料在原子尺度的微观结构。在钠电池正极材料检测中，TEM被广泛应用于观察正极材料的形貌、颗粒大小、晶体结构以及包覆层厚度和分布情况。通过TEM图像，研究人员可以直观地了解正极材料的微观结构特征，从而评估其性能。

能量色散X射线谱仪（EDS）则是一种用于分析材料元素组成的仪器。它能够探测到材料在电子束轰击下发出的特征X射线，通过分析这些X射线的能量和波长，可以确定材料中元素的种类和含量。在钠电池正极材料检测中，EDS常用于分析正极材料的元素组成以及包覆层中元素的分布情况。

 

测试概念

目前正极材料的主流包覆技术分为干法、湿法两大类，其包覆原理截然不同，分别侧重于物理、化学过程。

干法包覆：将基体与改性添加剂通过物理混合，在混合过程中发生摩擦、碰撞，改性添加剂均匀分散并吸附在基体表面形成包覆层，并通过烧结进行反应和固化。

湿法包覆：将改性添加剂充分溶解、分散于溶剂，加入基体后在搅拌、蒸发/干燥或压滤等过程中，改进添加剂发生化学反应沉淀于基体表面形成包覆层，并通过烧结进行反应和固化。

 

测试原理

高分辨透射电子显微镜分析材料的形貌与晶体组成

 

测试资料

除了元素掺杂之外，表面包覆策略也是提高电极材料电化学性能的有效方法之一。 表面包覆改性是指通过材料粉体与改性剂的物理、化学相作用，以实现粒子外表面出现包覆层，用来改变原有粒子表面的方法。

 

结果分析

图片源自网络

 

上图可以看出NNZM@2%Se颗粒的外层和内部观察出2种不同大小的晶格条纹,说明该颗粒形成了核壳异质结构。NNZM@2%Se颗粒的内部具有间距为0.247nm的晶格条纹,归属于P2相的(100)面。外层的厚度约为4nm,晶格条纹之间具有0.574nm 的间距,对应于SeO2的(110)晶面,主要归因于加热时硒的氧化。Se包覆层的存在有利于减少正极/电解液界面副反应,进而提升材料的电化学性能。

 

图片源自网络

 

上图三种材料的XRD谱线峰位置均与P2型层状氧化物的峰位一致，说明三种材料均为典型的P2型层状化合物。此外，在20°–30°中显示出Li/Mn超晶格结构对应的峰。由此证明，合成出的样品是具有超晶格结构的P2-NLMO。SnO2包覆后样品的XRD谱线峰位均与包覆前一致，并未发现明显的杂峰或峰位偏移，说明包覆过程没有破坏主体材料的结构。

NLMO的表面平滑，而NLMO-Sn1表面上有约8 nm厚的非晶包覆层，与XRD中观测到的SnO2为无定形结构相吻合。Mapping结果表明Mn、Na、O三种元素在NLMO-Sn1主体材料上均匀分布。对选定区域进行线扫，结果表明Sn元素在边缘富集。综合XRD、XPS和TEM的表征结果，材料表面的包覆层成分主要为SnO2。

 

上图 5-9 是对样品 FF@Al-2 进行 EDS 和 TEM 表征。

 

从图5-9（a）观察可知，Na、Mn、 Fe、Al、O、F 和 P 在材料表面分布比较均匀。图5-6（b）是对 FF@Al-2 样品进行的 TEM测试图，从图中可以很清晰的看出 AlPO4 紧密且均匀的包覆在了正极材料表层，包覆层为无定形形态，厚度约为10 nm。

 

参考文献

  • "In Situ TEM Study of Sodium Intercalation Reaction in MoS2" (发表于ACS Nano) - 这篇文章可能涉及到钠电池正极材料的TEM观察，并且可能提及了包覆层厚度与晶体结构之间的关系。

  • "Visualizing Nanoscale Phase Separation in NaFePO4 as a Function of Sodium Extraction via In Situ TEM" (发表于Nano Letters) - 这篇文章可能探讨了钠离子从NaFePO4材料中抽取过程中包覆层的变化，并通过TEM-EDS技术进行了分析。

  • "Characterization of Cathode-Electrolyte Interfaces in All-Solid-State Sodium-Ion Batteries Using Analytical Electron Microscopy" (发表于Chemistry of Materials) - 这篇文章可能涉及到对钠电池正极材料包覆层的分析，包括使用TEM-EDS技术测量包覆层厚度，并与晶体结构进行关联。

 

分析测试实验室

 

免责声明：部分资料来源于网络，如有侵权麻烦请联系我们