锂離子電池是一種(zhǒng)可充電蓄電池，其通過(guò)動放從活性材料的結構中解吸/插入Li+來充電/放電。從制作工藝湖但而言，锂電池正極由活性材料、導電劑、粘結劑、增稠劑及溶劑去離子水等多化習相物質混合制成(chéng)。這(zhè)其中，對(duì)于提高性能分草(néng)和質量控制，最重要的是活性材料、粘合劑和導電添加劑的工作狀态和分錯微布狀态。

圖1 锂電池充放電示意圖

　　目前應用最爲廣泛的正極材料主要有舊們钴酸锂、磷酸鐵锂、錳酸锂、三元材料鎳钴錳酸锂和鎳钴鋁酸锂等。其中高鎳三元锂公短離子電池正極材料NCM（锂鎳錳钴氧化物；Li(Ni-Co-還海Mn)O2）憑借比容量高、成(chéng)本較低和安全性優良等優很鐘勢，成(chéng)爲研究的熱點，被(bèi)認爲是極具應用前景的锂離讀購子動力電池正極材料。

　　爲了保證電極具有良好(hǎo)的充放電性能(néng)，通常加入一定員身量的導電劑，在活性材料之間、活性材料與集流體之間起(qǐ)到收月多集微電流的作用，以減小電極的接觸電阻，加速電子的新筆移動速率。導電劑的材料、形貌、粒徑山筆及含量對(duì)電池都(dōu)有著(zhe)不同的影響，碳系導電劑從車書類型上可以分爲導電石墨、導電炭黑、導電碳纖維和石墨烯。常用的锂現章電池導電劑可以分爲傳統導電劑(如炭黑、導電石墨、碳纖維等)和新型導電劑(如碳有音納米管、石墨烯及其混合導電漿料等)。

　　锂電池粘結劑是一種(zhǒng)將(jiāng)活性材料粘附在集流體上的作問高分子化合物。專門用于粘結和固定電極活性材料，增強電極活性材料與導電劑筆線以及活性材料與集流體之間的電子接計森觸，更好(hǎo)地穩定極片的結構。聚偏氟乙烯(PVDF)是一種(zhǒng)制少具有高介電常數的聚合物材料，具有放得良好(hǎo)的化學(xué)穩定性和空討溫度特性，具有優良的機械性能(néng)樹答和加工性，對(duì)提高粘結性能(néng)有積極的作用，被(票藍bèi)廣泛應用于锂離子電池中，作爲正負極粘結劑。

　　另一方面(miàn)，正極中的這(zhè)三種(zhǒng)主要物書站質的分布狀态和工作狀态決定了锂電池的充放電性能(néng)。最常遇到的還地不利情況包括不導電的粘結劑對(duì)活性材料的包裹導緻無法參拍山與反應，活性材料顆粒的碎裂導緻隔離于反生請應體系，粘結劑/導電劑分散不均導緻一些區域東謝間隙過(guò)大使活性材料隔離于反鐵火應體系。在這(zhè)些情況下活性材料成(chén吃呢g)爲死的活性材料，不再參與電極反應。

圖2 正極中各組分存在狀态

　　爲了更全面(miàn)地分析，需要結合多種(zhǒng)儀器進(子年jìn)行。傳統上，SEM+EDS可以對(duì)正極表面(m弟歌iàn)形貌和元素分布。但是局限性也很大，首先，EDS僅是我麗一種(zhǒng)定性分析工具，不能(néng)對(duì)元答訊素進(jìn)行定量分析，需要更精确的方法；另一方面(miàn)，SEM北電僅能(néng)觀察形貌，無法觀測正極的工作狀态，需要一種(z雜什hǒng)表面(miàn)電學(xué)性能(néng)觀測的方法。因此本實見金驗使用EPMA電子探針微量分析儀(EPMA-8050G購水)測量正極的元素分布，使用原子力顯微鏡(SPM-9知相700HT)觀測表面(miàn)電流分布狀态。通過(guò)吧自比較EPMA和SPM相同區域圖像來評估正極表面(miàn)各種熱吃(zhǒng)組分的工作狀态。

比較EPMA和SPM在相同區域的分析結果。圖服跳3至圖5示出了EPMA數據，圖6至圖8示哥匠出了SPM數據。在EPMA結果中，圖3是成(chéng)分圖像(COM從風PO)，圖4是C和F分析的疊加圖像，圖5是Mn、Co、Ni和O分析的師黃疊加圖像。

　　因爲導電劑和粘結劑都(dōu)含有去著C，圖4中C的位置是導電劑和粘合劑，因爲隻有粘亮路合劑（PVDF）含有F，因此F的位置是粘低問合劑。圖5中Mn、Co、Ni和O的重疊位置一下是活性材料。在SPM圖像中，圖6是用電流模式下的SPM獲得的表面(mi了車àn)形貌圖像，圖7是低偏壓激勵下小電流分林暗布圖像，圖8是高偏壓激勵下大電流分布圖像。結合圖6和圖西知5，對(duì)比可知道(dào)活性材料的分布與形貌；結合圖章是2，可認爲圖8中電流區域爲爲導電劑；同時(shí)對(duì)比圖7和圖冷玩8，從圖7中扣除圖8的大電流區域，可認爲其他小電流區域爲活性材料，即活很化性材料A區域。

　　但是結合圖7和圖5 ，可發(fā)現有些活性材料在偏壓激勵下并沒(méi)和黑有電荷移動（形成(chéng)電小吃流），因此可判斷，未形成(chéng)電流的活性材料可能(né又電ng)是被(bèi)不導電的粘合劑包裹，或者因破碎和間隙被(bèi唱著)隔離于反應體系，無法參與充放電，即活性材料B區域。

　　由此實驗可見，對(duì)于锂電坐北池的研究，結合元素分析工具（EP得件MA）和電流分析工具（SPM），既可以了解公弟到各種(zhǒng)組分的分布，還(hái)可以深度玩那了解個部分的工作狀态及可能(néng)的失效原話男因，爲深入理解锂電池的工作原理與過(guò)程提供可行實驗方案。