自20世纪90年代索尼公司推出商用锂离子电池以来，越来越多的电子设备依赖锂离子电池供电。尤其是近年来锂离子电池在电力和混合动力汽车上应用更是呈现爆炸式增长，市场对锂离子电池的需求大幅飙升，锂电已经成为令人瞩目的快速增长行业。 在汽车应用中，对锂离子电池功率密度，能量密度，循环寿命和可靠性等性能指标的要求更为严格。提高锂离子电池的能量密度(电量体积容量比)、安全性、环境影响以及试用寿命，全新类型的电池已经成为动力电池的主要研究方向。 本文尝试对LA-LIBS在电池原材料制造、电池组件的定性定量分析、元素分布分析方面的应用进行阐述，类似研究对于电池材料研发、电池生产工艺优化、电池的质量控制、评估潜在污染以及电池结构设计等有着非常重要的意义。期待通过本文与锂电及LIBS领域内的同行分享、交流，也请各位专家指导斧正。

锂离子电池制造中最常用的粘合剂之一是聚偏二氟乙烯，也称为PVDF。对于PVDF，可以通过跟踪氟含量的变化来监测粘结剂在电极中的分布。然而，由于其高电离势，氟一直是传统分析技术的难点元素，涉及ICP激发源。激光诱导击穿光谱法(LIBS)在不需要任何样品制备的情况下快速测量F值，近年来受到了广泛的关注。

在电池正极和负极中保持精确的化学成分对优化电池性能至关重要。监测电池电极原料的元素组成是确保最终产品中电池化学成分正确的重要质量控制步骤。通常用于分析这些原材料的技术(如ICP-OES)，需要对样品进行消解。这些技术提供准确和可靠的结果，但消解需要时间，产生危险废物，而且可能不适合对原材料进行快速质量控制分析。 激光诱导击穿光谱（LIBS）为粉末和压片形式的锂离子电池电极原材料提供实时分析。该方法具有样品制备量少、分析量大、无危废产生、功率要求低、操作成本低、不需要高真空设备进行分析等优点。 在这项工作中，我们使用Applied Spectra的J200 LIBS仪器分析用于制造LiNiMnCoO2正极原料粉末的主要组成。LIBS基于先进的多元校正技术，为被测样品提供了准确和精确的分析性能。

在电池正极和负极中保持精确的化学成分对优化电池性能至关重要。监测电池电极原料的元素组成是确保最终产品中电池化学成分正确的重要质量控制步骤。通常用于分析这些原材料的技术(如ICP-OES)，需要对样品进行消解。这些技术提供准确和可靠的结果，但消解需要时间，产生危险废物，而且可能不适合对原材料进行快速质量控制分析。 激光诱导击穿光谱（LIBS）为粉末和压片形式的锂离子电池电极原材料提供实时分析。该方法具有样品制备量少、分析量大、无危废产生、功率要求低、操作成本低、不需要高真空设备进行分析等优点。 在这项工作中，我们使用Applied Spectra的J200 LIBS仪器分析用于制造LiNiMnCoO2正极原料粉末的主要组成。LIBS基于先进的多元校正技术，为被测样品提供了准确和精确的分析性能。

摘要采用激光诱导击穿光谱法(LIBS)对共蒸发法制备的涂Mo钠钙玻璃上的CuIn1-xGaxSe2 (CIGS)吸收层进行了元素分析。研究了LIBS检测1.23μm厚的CIGS吸收层的最佳激光和检测参数。Ga/In比值与x射线荧光和电感耦合等离子体发射光谱测量的浓度比值的校准结果具有良好的线性关系。

摘要采用激光诱导击穿光谱法(LIBS)对共蒸发法制备的涂Mo钠钙玻璃上的CuIn1-xGaxSe2 (CIGS)吸收层进行了元素分析。研究了LIBS检测1.23μm厚的CIGS吸收层的最佳激光和检测参数。Ga/In比值与x射线荧光和电感耦合等离子体发射光谱测量的浓度比值的校准结果具有良好的线性关系。

在当今社会，智能手机和平板电脑等电子设备正成为人类日常活动的重要组成部分。这些电子产品不断发展，使其结构更紧凑、重量更轻，这也就对电池的功率输出和寿命提出了越来越高的要求。为了应对这些技术挑战，锂离子电池技术也在不断进步，在保持紧凑和轻便特性的同时，还能够产生更高的能量输出和更强的循环性能。 本文介绍了激光诱导击穿光谱(LIBS)对锂离子电池重要元件化学组成的关键元素进行深度分析的能力。这些组件包括正极、负极和固态电解质。典型的基于解决方案的元素分析技术，如电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）和电感耦合等离子体发射质谱（ICP-MS），不能揭示这些部件的结构信息。另一种流行的元素分析技术X射线荧光光谱（XRF）无法为锂离子电池电极的重要元素提供元素覆盖，例如Li、B、C、O、F、N。其它表面和深度分析技术，需要复杂的真空仪器，如二次离子质谱（SIMS）、辉光放电质谱（GD-MS）、俄歇电子能谱（AES）和X射线光电子能谱（XPS），检测速度慢或者价格昂贵。LIBS提供锂离子电池组件在实验室或工厂的深度分析能力，具有很出色的分析速度。LIBS还具有从H - Pu到大含量范围(ppm - wt. %)的基本覆盖。

在当今社会，智能手机和平板电脑等电子设备正成为人类日常活动的重要组成部分。这些电子产品不断发展，使其结构更紧凑、重量更轻，这也就对电池的功率输出和寿命提出了越来越高的要求。为了应对这些技术挑战，锂离子电池技术也在不断进步，在保持紧凑和轻便特性的同时，还能够产生更高的能量输出和更强的循环性能。 本文介绍了激光诱导击穿光谱(LIBS)对锂离子电池重要元件化学组成的关键元素进行深度分析的能力。这些组件包括正极、负极和固态电解质。典型的基于解决方案的元素分析技术，如电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）和电感耦合等离子体发射质谱（ICP-MS），不能揭示这些部件的结构信息。另一种流行的元素分析技术X射线荧光光谱（XRF）无法为锂离子电池电极的重要元素提供元素覆盖，例如Li、B、C、O、F、N。其它表面和深度分析技术，需要复杂的真空仪器，如二次离子质谱（SIMS）、辉光放电质谱（GD-MS）、俄歇电子能谱（AES）和X射线光电子能谱（XPS），检测速度慢或者价格昂贵。LIBS提供锂离子电池组件在实验室或工厂的深度分析能力，具有很出色的分析速度。LIBS还具有从H - Pu到大含量范围(ppm - wt. %)的基本覆盖。

本文研究了在镀Mo膜钠钙玻璃(SLG)上共溅射和共蒸发工艺制备的CuIn1-xGaxSe2 (CIGS)吸收膜中主要和次要化学成分的LIBS光谱的影响。结果表明，共溅射技术制备的CIGS层的单脉冲剥烧蚀率高于共蒸发技术制备的CIGS层，从而导致各组分的LIBS信号强度较高。通过对辐照表面形貌和LIBS信号强度变化的研究，发现共溅射技术制备的CIGS薄膜存在元素分馏现象，而共蒸发技术制备的CIGS薄膜没有元素分馏现象。通过x射线衍射检测，证实了两种不同类型CIGS吸收膜的剥蚀和光谱特性的差异是导致其结晶性能差异的原因。此外，LIBS可以有效地测定从SLG扩散而来的CIGS薄膜中钠浓度的深度剖析。

本文研究了在镀Mo膜钠钙玻璃(SLG)上共溅射和共蒸发工艺制备的CuIn1-xGaxSe2 (CIGS)吸收膜中主要和次要化学成分的LIBS光谱的影响。结果表明，共溅射技术制备的CIGS层的单脉冲剥烧蚀率高于共蒸发技术制备的CIGS层，从而导致各组分的LIBS信号强度较高。通过对辐照表面形貌和LIBS信号强度变化的研究，发现共溅射技术制备的CIGS薄膜存在元素分馏现象，而共蒸发技术制备的CIGS薄膜没有元素分馏现象。通过x射线衍射检测，证实了两种不同类型CIGS吸收膜的剥蚀和光谱特性的差异是导致其结晶性能差异的原因。此外，LIBS可以有效地测定从SLG扩散而来的CIGS薄膜中钠浓度的深度剖析。

研究结果表明，利用飞秒激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱法可以对太阳电池薄膜的成分进行高精度的定量分析。结果表明，在飞秒激光束（λ = 1030 nm, τ = 450 fs）扫描CIGS表面时，采样条件对扫描结果有较大的影响。在最佳采样条件下测得的fs-LA-ICP-MS信号，通常与电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量的参考浓度呈一条校准直线。fs-LA-ICP-MS预测的铜、铟、镓、硒元素的浓度比准确度较高，达到ICP-OES测定值的95% - 97%。

研究结果表明，利用飞秒激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱法可以对太阳电池薄膜的成分进行高精度的定量分析。结果表明，在飞秒激光束（λ = 1030 nm, τ = 450 fs）扫描CIGS表面时，采样条件对扫描结果有较大的影响。在zui佳采样条件下测得的fs-LA-ICP-MS信号，通常与电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量的参考浓度呈一条校准直线。fs-LA-ICP-MS预测的铜、铟、镓、硒元素的浓度比准确度较高，达到ICP-OES测定值的95% - 97%。