【摘要】 本文详解电子背散射衍射(EBSD)技术分析电池材料晶粒尺寸、取向与物相转变的原理与方法，通过多晶正极材料案例揭示循环衰减机制，为电池研发提供关键微观结构数据。

EBSD 表征技术应用

电池为啥用久了续航会下降？很多人知道是材料老化，但材料内部的晶体到底咋变得，肉眼根本看不清。这时候，电子背散射衍射（EBSD）技术就成了 “微观透视眼”，而第三方检测机构正是用它帮企业和科研团队破解电池材料的性能谜题。

 

一、EBSD 技术与专业设备支撑

EBSD 是啥？简单说，它能把电池材料里“晶粒”（晶体的基本单元）的大小、排列方向、物质形态（物相）等微观信息，像拍CT一样清晰呈现。

第三方检测机构不仅配备专业 EBSD 设备（如德国 Bruker QUANTAX CrystAlign 400i），还能结合氩离子抛光CP 制样，让样品表面平整光滑方便观察，能谱分析EDS辅助分析元素成分等技术，从“制样 — 检测 — 分析”全流程提供专业服务。

EBSD

  • e-Flash系列探测器：像“高速相机”，最快每秒可采集 930 帧衍射花样，能快速摸清材料 “底细”；

    e-FlashHR探测器：是 “高清镜头”，衍射花样像素达 1600×1200，细节拉满，适合高分辨分析。

借助 EBSD 技术，可服务于电池材料多维度研究：

1.分析晶粒取向对电池性能的影响规律；

2.追踪钠电池极片充放电循环中的相变过程；

3.探究晶粒裂纹的产生与扩展机制；

4.揭示晶粒尺寸、均匀性、取向与锂离子传输效率的关联。

 

二、多晶正极材料循环后分析案例

（一）制样与分析方法

采用氩离子抛光（CP）技术制备截面样品，结合 EBSD 技术解析颗粒物晶体数据，同时利用能谱分析（EDS）辅助元素成分验证，通过软件自动匹配结构信息，实现物相种类与分布的观察。

氩离子抛光（CP）技术制备优缺点

（二）晶粒特征分析

EBSD 检测可量化晶粒关键参数：

尺寸与分布

：最小晶粒尺寸 0.26μm（占比 2.73%），最大 1.42μm（占比 0.61%），平均晶粒尺寸 0.587μm；

取向差异：相邻晶面夹角＞10° 的取向分布可被精准统计（如 88.3° 夹角晶粒占比 12.0%），为锂离子传输效率分析提供依据。

多晶正极材料循环后截面晶体分析

 

（三）物相转变分析

充放电循环后，正极材料发生明显物相转变：

层状相（如镍钴锰酸锂、钴酸锂）在晶界处向岩盐相（如氧化镍）转变；

转变诱因：充放电过程中氧、锂流失引发晶体结构变化；

转变占比：岩盐相（NiO）占比约 4.72%，此类转变对电池循环稳定性产生影响。

 

三、第三方检测的核心价值

  • 助力研发人员明确材料循环后的相变机制与微观结构变化，验证晶体结构均匀性，规避潜在缺陷；

  • 为企业提供客观、精准的检测数据，支撑电池产品质量与可靠性提升，加速新能源材料技术迭代。