【摘要】 针对锂电池、固态电池失效分析中 SEI/CEI 演变、颗粒破裂、枝晶生长和界面接触差的痛点，介绍科学指南针显微 CT、纳米 CT 与 TOF-SIMS 在电池研究中的联合表征应用。

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高能量密度锂电池、固态电池在循环过程中的失效机制极其复杂，往往伴随电极体相晶格退化、活性物质裂纹扩展、电解质副反应、SEI/CEI 空间结构演变等多种问题。为了帮助电池研究团队建立完整的失效证据链，科学指南针服务平台推出了基于“无损三维成像 + 极高灵敏表面剖析”的联合表征方案。

 

一、科学指南针显微/纳米 CT：无损观察电极内部衰退与枝晶生长

在固态电池和高电压体系中，内部微裂纹的产生、电极片与隔膜的层间脱粘、极耳封装缺陷等往往无法通过常规表面 SEM 发现。

科学指南针 CT 测试服务利用 X 射线穿透重构，提供样品内部的三维体数据。在电池失效分析中，该技术常用于：

1.无损检测：电极片、隔膜和卷芯在循环前后的结构演变；

2.定量分析：极片孔隙率变化、颗粒分布及局部体积膨胀；

3.缺陷定位：快速锁定固态电池中界面粗糙化与枝晶的空间扩展路径。

为了保证研发和投稿进度，科学指南针承诺 CT 测试 5 个工作日超时必赔，并提供 1 对 1 专家在线答疑。

CT不同分辨率测试图

 

二、科学指南针 TOF-SIMS：高灵敏度解析 SEI/CEI 特征组分

电池界面钝化膜（SEI/CEI）的厚度通常在纳米级别，其内部的化学不均匀性和组分分层对离子传输至关重要。

科学指南针 TOF-SIMS 测试服务支持 3D 成像和深度剖析模式，探测深度仅限制在最外 1~2 个原子层，能够轻松识别 ppm 级的痕量特征碎片离子：

  • 无机成分定位：如富含 Li2F+\text{Li}_2\text{F}^+ 的无机内层，证明其对抑制锂枝晶的作用；

  • 有机组分追踪：如富含 C3H7O+\text{C}_3\text{H}_7\text{O}^+ 的高分子柔性外层，证明其对电极体积膨胀的适应性。