透射电子显微镜（TEM）在锂电池材料分析中的应用

锂电池材料微观结构研究

在新能源技术迅猛发展的当下，锂电池材料研究的重要性日益凸显。深入钻研锂电池材料的原子与电子结构，为材料设计的优化与电池性能的提升筑牢根基。而透射电子显微镜（TEM）技术，便是这一探索旅程中的得力助手，其原子尺度的空间分辨本领，使科研人员得以深度洞察材料的微观构造。

（a）TEM 透射电镜的结构原理图；（b）TEM测试照片（Co3O4纳米片）

TEM ：形貌与结晶性的双重视角

TEM的成像模式主要包括明场像和暗场像，主要用于观察样品的形貌特征。高分辨透射电子显微术（HRTEM）能够提供原子尺度的清晰图像，而选区电子衍射（SAED）则用于分析样品的晶体结构和相信息。

（a）TEM明场照片 （b）选区电子衍射图像及高分辨照片 三元材料TEM表征效果

STEM ：高灵敏成像的探索者

STEM模式通过汇聚的电子束扫描样品，并利用环形探测器接收散射电子进行成像。高角环形暗场像（HAADF）和环形明场像（ABF）是STEM模式中常用的成像技术，尤其对锂和氧等轻元素的直接成像至关重要。

(a)原始LiFePO4的ABF图像（b）完全脱锂态下LiFePO4的ABF图像

（c）半脱锂态下LiFePO4的ABF图像，发现了Li和Li空位的阶结构

LiFePO4正极材料在不同脱锂量下的原子尺度结构

X 射线能谱：元素信息的解码者

EDS通过分析样品发出的特征X射线来确定样品中元素的种类和含量。在STEM模式下，EDS可以提供元素分布的详细图像，帮助研究人员了解材料的组成。