無需拆解，LIBS帶你剖析鋰電池組成

LIBS 如何應用在鋰電池上？

LIBS 可進行電極原材料的元素分析，包括鋰電池組成原材料的品管及電池成品中不純物含量。另外 LIBS 用雷射剝蝕進行電池分層分析，即可得到電池不同深度下元素空間 mapping 分佈，探究電池中鋰離子在正極和負極之間移動產生的化學反應運作，例如電極片上活性材料顆粒與黏著劑的分佈均勻性及固態電解質中元素分佈情形。

LIBS 快速品管篩選電極原物料

LIBS 可以省略樣品酸消化前處理步驟，可以直接分析固態樣品，不會有額外廢液產生，讓分析過程簡便，快速得知物料元素主成分及不純物含量，且可以測定輕元素 Li、C 等。下圖為 LIBS 分析 NMC 電極粉末壓錠樣品的元素光譜結果。

LIBS 直接對鋰電池芯進行元素分析，得到各組成分元素資訊

本研究使用含 Li 金屬(負極)，LIPON(固態電解質)及 LiCoO₂(正極)的鋰電池。

上圖為鋰電池剖面圖，顯示電池各層組成部分。下圖為 LIBS 對鋰電池元素分析結果。

LIBS 先用雷射移除了上方的封裝層及電流收集器兩層表面後，從負極開始直到基層，進行定點雷射剝蝕。隨著雷射激發次數(橫軸)的增加，剝蝕深度越深，所偵測到的元素譜線及譜線強度也隨著不同組成分中的元素含量而有所不同。

下圖顯示 LIBS 隨著深度變化偵測到的元素，為電池各組成的主要代表元素：負極(Li)，固態電解質(Li, P)，正極(Li, Co, O)，電流收集器(Ti)，到基底層(Si)。自動對焦系統讓 LIBS 不受樣品表面高低起伏影響，亦可針對特定層間表面快速完成元素分佈分析。
 

LIBS 觀察 PVDF 黏合劑在負極的分佈

這是 LIBS 在負極樣品上進行 C 及 F 元素的 mapping 及深度的元素分析結果。C 跟 F 元素可用於追蹤導電性的活性物質和 PVDF 黏合劑，在負極中的 2D 與深度分佈狀況，有助於電極材料的品管及不同混漿條件之黏合劑與活性材料比例研發。

LIBS 雷射光譜儀的優勢

1. 可分析輕元素及有機元素如 F、H(黏合劑)、C(電極)、O 、Si(固態電解質)。
2. 數秒完成分析，速度快。
3. 提供元素 3D 空間分佈及 mapping 資訊。
4. 無需真空，在一般大氣環境下分析。
5. 支援市售任何廠牌 ICPMS 串聯，一機得到光譜及質譜分析結果(濃度 ppb-%)