由FIB/SEM断层扫描重建的LiFePO4电极的定量表征

通过结合聚焦离子束(FIB) / 扫描电子显微镜(SEM)断层扫描分析实验室规模和高功率锂离子电池用LiFePO4电极的三维微观结构。通过适当的图像处理方法重建了(a) 作为电子导体的碳黑的空间分布 (b) 作为活性材料的LiFePO4的空间分布以及(c) 孔体积的空间分布。全局阈值分割程序被精细的局部阈值方法替代，这种方法考虑了即使在非常大的成像体积内的光线梯度。高功率电极的精确分析要求重建一个体积为18.15 × 17.75 × 27.8 μm3的非常大区域，这是由于LiFePO4、碳黑和孔相的双尺度设计所致。比较实验室规模和高功率电极的微观结构特征，包括(a) LiFePO4的电化学活性表面积和粒度分布，(b) 碳黑的形状和粒度分布，以及(c) 孔相的孔隙率和弯曲度。