XRF螢光光譜分析/鑫知識文章二十、【XRF鑫知識】XRF在高能量鋰電池矽碳負極材料的應用
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電動車市場近年來的蓬勃發展，使的高效能鋰電池的研究與發展成為市場兵家必爭之地，負極材料市場的需求更是逐年快速增加。
文章二十、【XRF鑫知識】XRF在高能量鋰電池矽碳負極材料的應用
電動車市場近年來的蓬勃發展，使的高效能鋰電池的研究與發展成為市場兵家必爭之地，負極材料市場的需求更是逐年快速增加。目前負極材料以人造石墨及天然石墨為主，且幾乎佔據了整個負極市場；然而，當著名車商大廠TESLA於2016年推出的Model3，使用的松下20700高性能電池，電芯負極材料採用的卻是矽碳負極材料，其時速從0到100公里加速僅需5.1秒，續航里程達到310公里。使的產業界看見矽碳負極材料這隻後起之秀，將在電動車產業鏈帶來不容小覷的前景。
矽在製作鋰電池的限制
矽，是目前已知比容量最高的鋰離子負極材料，可達到4200mAh/g，遠超石墨負極理論比容量372mAh/g的10倍以上，但為何一直沒有得到廣泛應用呢？矽基材料的問題在於充電後體積會膨脹到原來的3倍，形成矽鋰合金，放電時鋰離子從晶格間脫出，又形成了很大的間隙，而體積膨脹將造成顆粒粉化，這樣的體積效應極易造成矽負極材料從集流體上剝離下來，導致極片露箔，引起電化學腐蝕和短路等現象，影響電池的安全性和使用壽命。
電化學腐蝕Ex：
使用金屬鐵製成的產品會由於鐵原子在固體溶劑中發生氧化而導致生鏽，這就是電化學腐蝕的一個眾所周知的例子。這種反應通常會產生對應金屬的氧化物，也可能產生鹽。換句話說，腐蝕指的是金屬物質因化學反應而導致的損耗。
矽在鋰電池製作上的優化方式有哪些？
矽體積膨脹造成顆粒化示意圖
矽用於鋰電池負極材料的研發上，必須改善及減緩體積變化後所造成的連續失效效應，常見的優化方式概分為兩類：
1. 在材料結構中預留足夠的空間。
2. 是將矽或氧化矽材料與高導電性碳材做複合，而矽碳複合材料便是一種研究較多的負極材料。
XRF於矽檢測上的應用
在矽（Si）的成分含量檢測上，一般常見的做法是採用原子吸收光譜儀（AA）或者是感應耦合電漿光譜儀（ICP）進行元素含量的分析，分析矽含量前須將樣品以高腐蝕性的氫氟酸（HF）進行強酸消化前處理，由於矽不容易消化完全，非常不容易處理，會造成分析時的誤差，更因為使用的是高腐蝕性的氫氟酸，在進行分析時須非常謹慎，因此，在安全性及準確性的考量上，能散式XRF（ED-XRF）非破壞、快速、可靠度高的特性，加上沒有波散式XRF（WD-XRF）樣品必須前處理以及高儀器購置成本的缺點，能散式XRF漸漸為業者所採用，作為監測矽碳負極材料成分的管控工具。
波長色散式 (WDXRF) V.S. 能量色散式 (EDXRF)
矽碳負極材料是未來鋰電池負極材料最具應用實力的潛力股，可見矽碳負極材料市場未來的光景，在這眾多產業大廠紛紛投入資源社略負極材料領域的時機，鑫紳建議您在開發階段即可導入能散式XRF做為品管工具，鑫紳代理的日立Hitachi X-Strata 920具有下列優勢：
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