约稿|锂离子电池材料晶体结构分析技术探讨

据Technavio最新报告数据，锂离子电池全球市场规模在2020-2024年期间有可能增长478.1亿美元，且市场的增长动力将在预测期内加速。

无论是锂电实验室研究，还是商业化锂电失效分析，锂电材料关心的结构、动力学等性能，均与电池材料的组成与微结构密切相关。准确和全面的理解锂电池材料的构效关系需要综合运用多种检测技术。

锂电材料晶体结构表征手段主要包括 X 射线衍射技术（XRD）、扩展 X 射线吸收精细谱（EXAFS）、中子衍射（neutron  diffraction）、核磁共振（NMR）、电镜（EM）、拉曼散射（Raman）等。

XRD是目前应用最为广泛的研究晶体结构的技术。而马尔文帕纳科(Malvern Panalytical )便是国内XRD市场主流品牌之一，近日，仪器信息网有幸邀请马尔文帕纳科分享了针对锂电材料晶体结构分析技术的探讨及技术展望。

专题约稿|锂离子电池材料晶体结构分析技术探讨

——“锂电检测技术系列——晶体结构分析技术”专题约稿

作者：马尔文帕纳科(Malvern Panalytical )

Instrument:贵司在锂电材料晶体结构分析方面，可以提供哪些仪器技术？有哪些技术优势？

Malvern Panalytical:锂电检测领域，马尔文帕纳科不仅可以提供电池检测需要的精密仪器，同时，还可以为相关用户获取高质量数据提供专业技术支持。具体而言，即针对不同的电池类型提供对应的解决方案。比如针对生产软包电池，马尔文帕纳科可以提供硬射线（银靶）的高端解决方案；针对原位充放电过程，使用马尔文帕纳科先进的GaliPIX探测器可以每30秒在线测量一次，对铜到银的辐射达100%的接收效率，捕捉到原位充放电过程中晶体相变的细节，进而了解电池相变引起的膨胀和收缩。

装载了电池样品的Empyrean衍射仪

上图是马尔文帕纳科荷兰实验室对电池进行分析使用的仪器照片和电池样品照片。该仪器使用银靶辐射作为入射光源，光管发出的发散X射线需经过入射光路专用的银靶聚焦光反射镜反射，转化为焦点在探测器上的高强度聚焦光束，电池样品垂直固定在样品台上，光束穿透样品发生衍射，衍射光路使用CdTe重元素半导体感应芯片的GaliPIX3D矩阵探测器采集衍射信号，整套光路为透射几何。实测电池样品为商用方型手机电池。充放电循环设置为3.2-4.2V，1/3C-rate，共4循环。单次衍射扫描总时间为5分钟，实验总计14小时。

如果用户没有软包电池的样品台，马尔文帕纳科可以为用户提供一个纽扣电池结构的原位充放电样品池，测试您的正负极材料。同时也可以提供加热和冷却选项。不同类型电池样品的解决方案如下表：

马尔文帕纳科的主要优势是提供高质量数据，以及切实有效的解决方案，有助于用户电池材料研究及加工工艺改善，或帮助科研用户发表高质量文章。

Instrument: 锂电检测领域主要用户分布于哪些领域？有哪些典型用户？

Malvern Panalytical: 马尔文帕纳科用户广泛分布在工业及学术领域。工业领域方面，中国电池行业非常成熟，如比亚迪、CATL等遍布全球的知名公司都是马尔文帕纳科的用户，工业领域通过使用马尔文帕纳科的新技术系统，不断提升电池的质量和性能。学术领域，主要是小规模开发新技术的用户，中国高校处于电池研究的前沿，研究人员正在利用马尔文帕纳科的系统来不断进行新材料的研究开发。

Instrument:贵公司针对锂电材料晶体结构分析开发了哪些应用解决方案？

Malvern Panalytical: 马尔文帕纳科的Empyrean XRD平台以其优异性能和灵活性而闻名于世。结合马尔文帕纳科HighScore Plus软件，可以用于专门定制分析电池材料，用户可以从合成阶段到组装电池全流程分析电池材料。利用对应的解决方案，用户可以研究创新正极材料的晶体结构，可以测量合成石墨负极的石墨化程度，可以研究加热或冷却时这些材料的变化；对于组装好的电池，还可以原位测量和分析失效原因，并将这些失效与底层的晶体结构变化联系起来。同时，马尔文帕纳科不仅提供硬件和软件方案，还将提供专业知识和技术支持。

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Instrument:近两年来，贵公司在锂电领域的业界表现如何？

Malvern Panalytical: 锂离子电池领域，马尔文帕纳科是X射线衍射解决方案的技术领导者。中国70%的大型电池厂家使用马尔文帕纳科的激光粒度仪与X射线系统来表征电池材料粒度及粒度分布与晶体结构。在研究中，马尔文帕纳科的原位XRD解决方案与GaliPIX探测器设置了很高的基准，该基准也是目前市场上其他产品无法企及的。

Instrument:贵公司如何看待锂电市场为仪器企业带来的机遇？

Malvern Panalytical: 随着锂离子电池市场的快速发展，特别是在中国，仪器制造商的前景十分广阔。整体的仪器市场会有高增长的同时，对仪器质量和服务支持的需求也会很高。因此，只有拥有良好基础并做好充足准备的公司才能更好的把握锂电发展带来的机遇。

Instrument:贵公司将采取哪些措施加强对锂电领域的拓展？

Malvern Panalytical: 马尔文帕纳科将完全以客户为中心，不断扩展马尔文帕纳科的服务支持和专家网络。由于电池技术仍在不断发展，马尔文帕纳科将不断调整已有的解决方案，以应对新技术引入带来的挑战，使马尔文帕纳科的客户能够缩短开发过程，并在工业规模扩大期间获得正确的解决方案。

附1：马尔文帕纳科X射线衍射仪产品系列

Empyrean 锐影系列多功能X射线衍射仪

Aeris 系列台式X射线衍射仪

附2： 锂电检测系类专题约稿征集中