由于煤、石油、天然氣等資源*的特點使得開發可持續性能源成為當務之急。1991年日本索尼公司推出的鋰離子電池讓世界看到綠色能源電池新契機,其高比能量和高比功能密度已被廣泛應用在電動汽車、國防工業、便攜式電子設備等領域中。石墨因比容量高、結構穩定、成本低等特點已廣泛用作商業負極材料,因此正極材料成為制約鋰離子電池發展的重要因素。在眾多的正極材料中,三元正極材料鎳鈷錳Li(Ni1-x-yCoxMny)O2由于其導電性能優良、成本低廉、環境友好等特點成為具有商業應用價值的電池材料。而正極材料能繼承前驅體的形貌和結構特點,所以前驅體的結構、制備工藝對正極材料的性能有著至關重要的影響。因此對三元前驅體材料Ni1-x-yCoxMny(OH)2形貌及結構的研究顯得尤為重要。為了更好的觀察三元前驅體材料Ni1-x-yCoxMny(OH)2的內部結構,我們使用美國GATAN Ilion II 697精密刻蝕儀(圖1)對材料進行刻蝕。Ilion II 配備兩支無損、能量范圍大的(100V-8KV)聚焦離子槍,樣品制備時,高低電壓的結合可極大提高拋光的速度和質量。同時聚焦離子槍的設計,可以保證低電壓下,快速獲得高質量的樣品表面。
圖1 GATAN Ilion II 697精密刻蝕鍍膜儀
我們利用Ilion II 697精密刻蝕鍍膜儀并配備Sigma 500場發射電子顯微鏡實現對三元前驅體材料的制備及觀察。697所制備的粉末樣品數量足夠多,且表面平整度好,不僅可以看到其內部的孔隙大小、結構情況,還可以看到晶粒的大小和分布情況等。如圖2(a)可看出材料整體制備平整、完好無損傷,2(b)可清晰觀察到材料內部納米級別孔隙;圖2(c)(d)為另一種結構的前驅體材料,孔隙較小且可觀察到晶粒。正所謂“工欲善其事,必先利其器”,選擇合適的實驗儀器和實驗方法能讓您的科研達到事半功倍的效果。圖2 三元前驅體材料刨面結構