徕卡电镜制样：精准解析新能源电池内部奥秘，助力研发与质量飞跃

新能源电池，尤其是固态电池的研发与失效分析，对观测的真实性与精度提出了前所未有的要求。

敏感材料与复杂结构构成首要难题。高镍正极、金属锂负极等材料在空气中极不稳定，常规制样会引入假象。

电池本身也是由正极、负极、隔膜、电解液（或固态电解质）组成的多相复合体系，物理化学性质各异，对制样方法构成多重挑战。

精细定位与无损加工是分析失效点的关键。如何精准定位微米级的缺陷或特定反应界面，并对其进行无应力、无热损伤的加工暴露，是获得真实分析结果的前提。

面对挑战，徕卡提供的不再是孤立的设备，而是一个系统性工作流程，确保样品从制备到观察全程“保真”。

该流程核心在于“全程受控”。针对敏感样品，解决方案贯穿从初始切割到最终电镜观察的每一个环节。

惰性环境制备与传输是研究如金属锂等活性材料的基石。徕卡真空冷冻传输系统（如EM VCT500）能在冷冻或常温、真空或保护气体条件下转移样品，确保其从制样设备到电镜观察台全程不与大气接触。

下表展示了徕卡如何针对不同电池组件特性提供针对性解决方案：

为实现上述解决方案，徕卡提供了专为材料科学设计的系列精密制样设备。

徕卡三离子束切割仪EM TIC 3X是应对电池材料多样性的核心。它采用独特的鞍型场离子枪，能量分散，加工时热效应极低，完美适用于含有机物或对热敏感循环后样品。

该设备功能高度灵活，支持常温、冷冻、真空传输等多种模式，可根据高活性正负极材料的需求随时升级，实现全程无氧加工与观察。

徕卡真空冷冻传输系统EM VCT500是研究敏感材料的“生命线”。它像一个在设备间穿梭的微型保险箱，能主动冷却样品，并在对接后持续监控样品的温度与真空度，确保脆弱的电池材料结构在转移过程中毫发无损。

徕卡超薄切片机UC Enuity专为需要透射电镜（TEM）观察的样品设计。其独特的重力切片模式和震动解耦机械结构，可制备出厚度均匀（可达50纳米）的超薄切片，用于观察原子级晶体结构变化。

以下为几款核心制样设备的功能简介：

这些技术与设备已深入电池研发的各个关键领域。

在“失效分析与质量检测”中，研究人员利用徕卡三离子束切割仪，对循环后的NCM（镍钴锰）三元正极材料粉末进行切割，清晰揭示了内部因充放电产生的微裂纹网络，为分析容量衰减机理提供了直接证据。

在“固态电池研发”前沿，冷冻电镜技术变得至关重要。徕卡的冷冻制样与传输方案，可将固态电池中活泼的锂金属电极与固态电解质的界面，在极低温下“冻结”并保存其原始状态。

最终在低电压电镜下，直观观察到锂枝晶的生长形貌与固态电解质界面（SEI）的结构，这是评估固态电池安全性与循环寿命的关键。

在“电极工艺优化”方面，通过离子束抛光制备的极片完美截面，可以定量分析不同压实工艺下电极内部孔隙的分布与连通性，以及活性材料、导电剂和粘结剂的混合均匀程度，为提升电池能量密度和倍率性能提供工艺指导。