FIB-SEM测试系统原理
赛科检测聚焦离子/电子束双束显微镜室
FIB-SEM测试系统主要由聚焦离子束和扫描电子显微镜两部分组成。其原理是利用聚焦离子束对样品表面进行纳米级的切割、刻蚀或沉积等加工处理,同时借助扫描电子显微镜对样品表面进行高分辨率成像,从而实现对材料微观结构的分析。
具体来说,聚焦离子束由离子源产生,并经过聚焦系统聚焦为微小束斑,这些高能离子束照射到样品表面时,通过物理碰撞等作用,可以去除或改变样品表面的原子,达到切割、刻蚀等效果;而扫描电子显微镜则利用聚焦的电子束对样品表面进行扫描,电子与样品表面相互作用产生二次电子等信号,这些信号被探测器收集并转化为图像信息,从而呈现出样品的表面形貌、结构和成分等特征。
设备参数:
·束流强度:0.6 pA~65 nA
·分辨率:1.0nm @15 KV,1.2nm @1KV
·束交叉点工作距离:7mm
·电子束着陆电压:20eV~30KeV(连续可调)
·束流强度:0.8pA~400 nA
·样品室内径>370 mm
·样品台倾角范围包含 -15°~90°
FIB-SEM在锂电行业中的应用
电极材料微观结构研究
可清晰观察正负极材料的颗粒大小、形状、分布以及内部孔隙结构等,帮助研究人员了解材料的微观形貌对电池性能的影响。
例如,对于硅基负极材料,通过 FIB-SEM可以观察到其在充放电过程中的体积膨胀和颗粒破碎情况,进而优化材料的制备工艺和结构设计,以提高电池的循环稳定性。
界面分析
能够精确地对电极 / 电解质界面(SEI 膜)进行成像和分析,确定 SEI 膜的厚度、形态、成分以及其在充放电过程中的变化。这对于理解电池的界面反应机制、改善电池的循环性能和安全性具有重要意义。
比如,研究发现不同电解液体系形成的 SEI 膜结构和成分存在差异,进而影响电池的首次库仑效率和循环寿命。
三维重构
借助连续的切割和成像,实现对电极材料内部三维结构的重构,直观展示孔隙网络、多相结构以及各相之间的相互关系。这有助于研究锂离子在电极材料中的传输路径和扩散机制,为优化电极结构和提高电池性能提供依据。
例如,通过三维重构发现优化电极材料的孔隙结构可以增加锂离子的传输通道,从而提高电池的倍率性能。
单颗粒电池研究
可构建单颗粒微型电池,原位观察单个电池颗粒在充放电循环过程中的微观结构演化,排除粘结剂、导电添加剂等因素的干扰,更准确地确定电极材料的内在特性和反应机制,为高性能电池材料的研发提供有力支持。
材料失效分析
当电池出现性能衰减或失效时,FIB-SEM 能够通过FIB定点加工,从材料内部帮助检测和分析电极材料中的裂纹、位错、团聚等缺陷,以及活性物质的溶解、脱落等现象,从而确定电池失效的原因和位置,为改进电池制造工艺和材料性能提供指导 。
赛科检测FIB-SEM测试案例
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