XRD測(cè)試作為常用測(cè)試之一，但仍有許多同學(xué)不太了解，本篇文章由科學(xué)指南針科研服務(wù)平臺(tái)給大家介紹XRD測(cè)試的問(wèn)題。

XRD 利用了X射線產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象，通過(guò)獲得不同衍射角的峰強(qiáng)度，確定物質(zhì)的主峰，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)卡片比對(duì)確定物質(zhì)的成分。

XRD可以得到物相和結(jié)晶度信息，通過(guò)XRD精修還可以獲得更多的晶格信息。下面有三個(gè)XRD在鋰離子電池方面的應(yīng)用實(shí)例以供參考。

案例1

(1） 題目及作者：

(2） 文獻(xiàn)收錄：Journal of Power Sources

https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.03.073

?(3) 摘要：

結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性和較差的儲(chǔ)存性能是高鎳正極的瓶頸。

在此，我們構(gòu)建了一種包覆和摻雜共改性高鎳正極，其中La和Al原子在體相均勻摻雜，包覆層分布在二次顆粒表面。

外層緊密地形成了La2O3包覆層、La-Al摻雜原子結(jié)構(gòu)使Ni呈現(xiàn)到體相濃度梯度分布。La和Al作為晶格的支撐，增大了c軸間距和正電荷中心，增強(qiáng)了Li+的輸運(yùn)，抑制了相變。

La層和Ni濃度降低的外表面區(qū)域抑制了有機(jī)電解質(zhì)與氧化態(tài)Ni4+之間的副反應(yīng)，改善了空氣中的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。在循環(huán)過(guò)程中，改性材料在電壓窗口2.7-4.3 V, 10C倍率下循環(huán)480次，容量保持率為80.0%，顯示出很高的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

(4) 測(cè)試儀器介紹：

使用檢測(cè)設(shè)備有X射線衍射儀(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)和X射線光電子能譜(XPS)。

（5) 測(cè)試譜圖：

（6) 測(cè)試類別分析：

如圖2所示，樣品有良好的α-NaFeO2結(jié)構(gòu)。(006)/(102)和(108)/(110)峰的分裂表明樣品具有有序的層狀相結(jié)構(gòu)。

LNCM（基體）和LNCM- A（Al改性NCM）均未見(jiàn)明顯的雜質(zhì)峰。而LNCM-LA（La-Al改性NCM）在24.7°、33.6°和31.5°三個(gè)雜質(zhì)峰分別為L(zhǎng)i0.5La2Al0.5O4和La2O3，說(shuō)明La和Al在高溫下可以與鋰發(fā)生反應(yīng)，有利于消耗殘鋰，提高循環(huán)性能。

三種樣品的峰強(qiáng)度I(003)/I(104)之比均大于1.2，說(shuō)明樣品的陽(yáng)離子混合程度較低。與LNCM相比，LNCM- A和LNCM- LA的峰移角度更大，這可能與離子半徑不同有關(guān)。由于Mn4+的半徑大于Al3+， LNCM-A的峰值向更高的角度移動(dòng)。

反映層狀結(jié)構(gòu)完整性的c/a值大于4.9，說(shuō)明所有樣品層狀結(jié)構(gòu)有序，La的存在對(duì)層狀結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響。

案例2

（1）題目及作者：

（2) 文獻(xiàn)收錄：Electrochimica Acta

https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.04.077

（3) 摘要：

本工作為利用包覆層CaF2和La摻雜的復(fù)合效應(yīng)來(lái)改善富鋰層材料的電化學(xué)性能提供了一種新的策略。

利用金屬過(guò)渡層(MT)中的La摻雜來(lái)阻斷TM（過(guò)渡金屬）離子的遷移通道，穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)，利用在富含鋰的氧化層材料表面的包覆層CaF2來(lái)減弱活性材料與電解質(zhì)之間的副反應(yīng)。得益于包覆層CaF2和La摻雜的共同作用，CaF2包覆層的Li1.2Mn0.52Ni0.13Co0.13La0.02O2表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能和電壓穩(wěn)定性。

有CaF2包覆層的Li1.2Mn0.52Ni0.13Co0.13La0.02O2在0.5 C時(shí)的初始放電容量為227.1 mAh g-1 . 100個(gè)循環(huán)后，其保持率為93.9%，電壓衰減僅為0.203 V。

這種包覆層與摻雜的聯(lián)合機(jī)制，避免了單包覆層或單摻雜的不足，對(duì)富鋰氧化物材料的改性具有重要的指導(dǎo)意義。

（4) 測(cè)試儀器介紹：

使用檢測(cè)設(shè)備有X射線衍射儀(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)和能譜儀(EDS)。

（5) 測(cè)試譜圖：

（6) 測(cè)試類別分析：

LLMO-1、LLMO-2、LLMO-3、LLMO-4的XRD圖譜及其晶體結(jié)構(gòu)如圖3所示。主峰顯示所有樣品都有層狀a-NaFeO2結(jié)構(gòu)。而因Li2MnO3的存在在20-25°范圍顯示出了雜峰。

(006)/(102)，(108)/(110)的分裂表明，所有樣品在層狀結(jié)構(gòu)中都有良好的結(jié)晶度。

并且，因?yàn)長(zhǎng)a的離子半徑比Mn要大，故LLMO-1和LLMO-3的主峰朝著低角的大離子半徑比偏移

案例3

（1） 題目及作者

（2) 文獻(xiàn)收錄：Electrochimica Acta

https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.08.124

（3）?摘要：

富鎳的鋰離子電池正極材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2被認(rèn)為是高能量密度鋰離子電池的有前途的候選材料之一，但由于其結(jié)構(gòu)退化、熱穩(wěn)定性不足、儲(chǔ)存性能差等原因，導(dǎo)致其容量衰減、安全性下降。

在通過(guò)可擴(kuò)展的連續(xù)沉淀法構(gòu)建了具有高穩(wěn)定循環(huán)性能和存儲(chǔ)穩(wěn)定性的均勻的Al3+摻雜高鎳正極。隨著Al3+在二次團(tuán)聚體中的均勻分布，以Al3+摻雜的氫氧前驅(qū)體為原料合成的高鎳正極在團(tuán)聚體內(nèi)部呈現(xiàn)出更加完美的球形。

Ni2+/Ni3+和Li+/Ni2+無(wú)序的比例降低。Al3+摻雜LiNi0.8Co0.1Mn0.09Al0.01O2的循環(huán)性能有了很大的提高，200個(gè)循環(huán)后1 C的保持率為78.92%，1000個(gè)循環(huán)后10 C的保持率為70.0%。

此外，Al的摻雜可以顯著阻止儲(chǔ)存過(guò)程中與H2O和CO2的反應(yīng)，提高儲(chǔ)存和儲(chǔ)存的穩(wěn)定性。

（4) 測(cè)試儀器介紹：

使用檢測(cè)設(shè)備有X射線衍射儀(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，熱重分析儀(NETZSCH STA 449F3) ，能譜儀(EDS)和X射線光電子能譜(XPS)。

（5) 測(cè)試譜圖：

（6) 測(cè)試類別分析：

通過(guò)表征前驅(qū)體和相應(yīng)煅燒材料的XRD圖譜，研究了鋁摻入對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響。基體和Al摻雜的正極呈現(xiàn)出典型的α-NaFeO2的層狀結(jié)構(gòu)，未見(jiàn)明顯的雜質(zhì)峰。

三個(gè)樣品的006/102和108/110的峰值表明形成了有序的層狀結(jié)構(gòu)。三個(gè)樣品的006/102和108/110的峰值表明形成了有序的層狀結(jié)構(gòu)。

LNCM-N的峰移程度越大，說(shuō)明Al3+的摻入量越高。LNCM-N的c/a值最高，這也說(shuō)明了其更加規(guī)則的六邊形層狀結(jié)構(gòu)。LNCM- N和LNCM- M的R(I003/I104)值基本相同，均遠(yuǎn)大于LNCM，說(shuō)明Al摻雜降低了陽(yáng)離子混排的程度。

本文轉(zhuǎn)載自科學(xué)指南針

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的XRD测试在锂离子电池正极中若干应用实例的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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