軟包鋰離子電池是成品電池組裝的主要方式之一。軟包鋰電池是在液態(tài)鋰離子電池外面套上一層聚合物外殼，在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝。軟包鋰電池具有安全性能好，重量輕，容量大，內(nèi)阻小，設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)。

 ▲原位測(cè)試圖：軟包電池（Pouchcell battery）

  電池原位X射線衍射技術(shù)(In-situXRD)是指在電池的充放電過程中進(jìn)行XRD掃描，主要可用來觀察充放電過程中電極材料所發(fā)生的結(jié)構(gòu)和物相轉(zhuǎn)變，準(zhǔn)確揭示電池反應(yīng)機(jī)理。使用短波長(zhǎng)（Mo或Ag）的X射線光源和透射衍射幾何可以直接測(cè)量軟包電池的原位XRD。這樣做的好處在于同時(shí)測(cè)量正極和負(fù)極材料在充放電過程中的結(jié)構(gòu)和/或物相變化。

布魯克AXS提供完善的軟包電池透射原位XRD解決方案：

  ♦配備高亮度的聚焦X射線光源和反射鏡

  ♦大尺寸高效率一維陣列探測(cè)器

功能強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)精修和批數(shù)據(jù)處理軟件。

▲布魯克軟包原位解決方案，D8DISCOVER/ ADVANCE, Mo靶，聚焦X射線多層膜反射鏡，Eiger2R500K探測(cè)器。

 ▲三元單層軟包電池的原位XRD數(shù)據(jù)二維展示

  此圖是由400條測(cè)試數(shù)據(jù)組成，單條測(cè)試時(shí)間為三分鐘。從圖中可以清晰的觀察到三元正極材料和石墨負(fù)極材料的隨充放電過程的結(jié)構(gòu)和物相變化。如11到12.5度，負(fù)極從石墨到LiC12到LiC6的相轉(zhuǎn)變。在19度附近還能看到LiC相的微弱衍射信號(hào)。

 ▲三元正極材料原位XRD數(shù)據(jù)二維展示

 ▲石墨負(fù)極材料的原位XRD數(shù)據(jù)二維展示

 ▲原位XRD圖譜

掃描時(shí)間3分鐘，電壓2.7伏。NCM003峰的峰高強(qiáng)度約為50000counts

 ▲原位XRD圖譜

 掃描時(shí)間3分鐘，電壓4.3伏。NCM003峰的峰高強(qiáng)度約為55000counts

 ▲使用TOPAS軟件擬合三元正極材料的結(jié)構(gòu)，藍(lán)色實(shí)線顯示的是三元的擬合譜

 ▲三元正極材料原位XRD 晶胞參數(shù)a和c的變化

  以上展示的是單層三元軟包電池的原位XRD測(cè)量數(shù)據(jù)和結(jié)果，需要指出的是，由于測(cè)量數(shù)據(jù)的強(qiáng)度非常高，在必要的情況下，也可以縮短測(cè)量時(shí)間獲得更高倍率的充放電原位數(shù)據(jù)。以上數(shù)據(jù)為0.2C充放電。滿足TOPAS擬合質(zhì)量的數(shù)據(jù)強(qiáng)度可為目前的十分之一，也就是說測(cè)量速度和充放電速度都可以提高10倍。