锂电池正极材料 LiNi Mn Co O₂ (NMC) 的异物颗粒分析

研究人员利用 XGT-9000 微区 X 射线荧光分析仪，对锂电池材料表面的异物颗粒进行了检测与分析。他们制备了一个 NMC 正极样品，并在其中掺入了铜颗粒（Cu），以模拟金属异物颗粒的存在。借助 100 µm 超高强度探针，研究人员能够从样品的整体面扫结果中清晰地观察到这些铜颗粒（如图1 (b) Cu 所示）。同时，该分析还一并获取了钴（Co）、镍（Ni）和锰（Mn）的元素分布图像（分别见图1 (b) Co、Ni、Mn）。

为了更深入地研究特定区域的颗粒情况，研究人员使用 15 µm 超高强度探针，在 6 分钟内对样品的一个小面积区域（图1 (a)中的红色方框内）进行了面扫描。为了验证面扫图像上标识的五个颗粒是否为铜颗粒，他们根据面扫结果进行了点分析，标记了 ①~⑤ 为疑似铜颗粒，以及⑥作为参照物。图1 (d)的结果显示，在 ① 至 ⑤ 的光谱中均检测到了 Cu 峰，而 ⑥ 的光谱中则未发 Cu 峰，从而证实了这些颗粒为铜颗粒。

此外，研究人员还使用颗粒检测功能来进一步获取这些检测到的颗粒的形态信息（见图2）。该功能能够自动统计样品（如锂电池正极材料）上异物颗粒的数量，并自动从图像中提取颗粒的其他详细信息，如：坐标、大小以及长宽比。长宽比这一参数对于评估异物颗粒的尖锐程度至关重要，长宽比越大，意味着颗粒形状越接近针状。在锂离子电池材料中，这种针状颗粒有可能刺穿隔膜，成为导致短路的潜在原因。颗粒检测功能的运用，不仅显著提高了颗粒分析的效率，还有效降低了人为误差。