Batteriematerialien-Analyse | REM/EDX, XPS & BIB | nanoAnalytics GmbH Münster
Akkreditiertes Prüflabor in Münster, Deutschland für die Charakterisierung von Lithium- und Natrium-Ionen-Batteriematerialien. Spezialisiert auf
- Rasterelektronenmikroskopie (REM)
- Röntgenmikrobereichsanalysen (EDX)
- Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS)
- Sputter-Tiefenprofilanalysen
- und Breitstrahl-Ionenpräparation
Was bietet nanoAnalytics für die Batteriematerialien-Analyse?
nanoAnalytics GmbH in Münster ist ein nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiertes Prüflabor mit über 20 Jahren Erfahrung in der Oberflächenanalytik. Wir charakterisieren Lithium-Ionen-Batteriematerialien – Kathoden, Anoden, Separatoren und Festkörperelektrolyte – mit einem kombinierten Methodenangebot aus REM/EDX, XPS und Breitstrahl-Ionenfräsen (BIB). Wir arbeiten mit renommierten Forschungseinrichtungen und Industriekunden in ganz Europa zusammen, die an Hochenergie-Kathoden, Festkörperbatterien und nächster Generation von Anodenmaterialien forschen und entwickeln.
Welche Analysemethoden setzt nanoAnalytics für Batteriematerialien ein?
Rasterelektronenmikroskopie mit EDX (REM/EDX)
Kaltfeldemissions-REM mit Immersionslinsentechnologie ermöglicht hochauflösende Bildgebung bei niedrigen Beschleunigungsspannungen (0,5–5 kV). Das minimiert Strahlschäden an polymerhaltigen Elektrodenverbunden und Separatormembranen und liefert oberflächensensitiven Kontrast für Beschichtungsanalysen.
- Rückstreuelektronen (BSE): Kompositionskontrast zur Identifikation von Phaseninhomogenitäten, Degradationszonen und Fremdmetallkontaminationen
- EDX mit Großflächendetektor: Ortsaufgelöste Elementverteilung inklusive Lithiumdetektion (Li-Kα, 54 eV) bei 2–5 kV in Anodenmaterialien und Festkörperelektrolyten
- Querschnittsbreite bis 10 mm: Statistisch repräsentative Übersichtsanalysen über gesamte Elektroden-Querschnitte
Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS)
XPS analysiert die chemische Speziation in den obersten 5–10 nm und ist damit die Methode der Wahl für:
- SEI-Analyse (Solid Electrolyte Interphase): Quantifizierung von Li₂CO₃, LiF, LiOH und organischen Zersetzungsprodukten nach Zyklisierung. Auch Sputter-Tiefenprofilanalysen mit monoatomaren oder Cluster-Ionen sputtern.
- Kathodenbeschichtungen: Verifikation und Dickenbestimmung von Al₂O₃-, ZrO₂- und Phosphatschutzschichten auf NMC/LFP/LCO-Partikeln
- Oxidationszustandsanalyse: z.B. Differenzierung von Mn²⁺/Mn³⁺/Mn⁴⁺ und Ni²⁺/Ni³⁺ über Bindungsenergieverschiebungen
- Elektrolytzersetzung: Schwefelspezies in Sulfidelektrolyten, fluorhaltige Verbindungen in LiPF₆-Systemen
Breitstrahl-Ionenfräsen (BIB) - Ionen-Querschnittspräparation
- BIB Querschnitt-Präparation
Breitstrahl-Ionenfräsen (Broad Ion Beam, Argon, 2–6 kV) erzeugt artefaktfreie Querschnitte durch Batteriekomponenten
- ohne mechanische Verschmierung,
- ohne Delamination oder Porenfüllung.
Kryogene Kühlung verhindert thermische Deformation in polymerhaltigen Verbunden (PVDF-Binder, Separatorfolien). Auch breite Schnitte bis zu 8mm sind möglich.
Inertgas-Handhabung: Glovebox und luftdichter Transfer
Für die Analyse zyklisierter Batterien, Lithium-Metallanoden, lithiierten Graphits und Sulfid-Festelektrolyte steht eine Glovebox-Infrastruktur zur Verfügung:
- Probenmontage und -präparation unter Ar-Schutzgasatmosphäre
- Vakuumdichter, atmosphärenfreier Transfer zwischen Glovebox und Analyse (REM / XPS)
Bereits kurzzeitige Luftexposition verändert reaktive Oberflächen irreversibel. Unser Inertgas-Workflow ist Voraussetzung für interpretierbare Ergebnisse an luftempfindlichen Materialien der nächsten Batteriegeneration.
Für welche Fragestellungen ist nanoAnalytics der richtige Partner?
Übersicht exemplarischer Anwendungen
| Fragestellung | Primärmethode | Ergänzend |
| Interne Kornstruktur und Porosität von Kathodenprimärpartikeln | BIB + REM/BSE | EDX-Mapping |
| Gleichmäßigkeit und Dicke von Schutzschichten auf NMC/LFP | XPS | REM/EDX - Hochauflösend |
| SEI-Zusammensetzung nach Zyklisierung | XPS (luftfrei) | EDX |
| Dendritenbildung, Li-Metall/Elektrolyt-Grenzfläche | REM (luftfrei) | XPS |
| Separatorporenstruktur und mechanische Schadensbewertung | BIB (kryo) + REM | - |
| Metallkontaminationen in Elektroden (Qualitätskontrolle) | REM/BSE + EDX | - |
| Binderverteilung, Haftqualität am Stromkollektor | BIB + REM | - |
| Festkörperelektrolyt-Elektroden-Grenzfläche | BIB + REM/EDX | XPS (luftfrei) |
| Fehleranalyse Kapazitätsverlust / Kurzschluss | REM/BSE + EDX + XPS | BIB |
sprechen Sie und bezüglich weiterer Aufgabenstellungen oder für ein Angebot gerne an.
Häufige Fragen zur Batteriematerialien-Analyse bei nanoAnalytics
Für Elektrodenfolien genügen ca. 1 cm² Elektrodenfläche. Für Pulver sind 100–500 mg ausreichend.
Ja. Die Analyse erfolgt über unseren Glovebox-Workflow unter Inertgasatmosphäre. Damit werden Oxidations- und Degradationsartefakte durch Luftkontakt ausgeschlossen – auch für metallisches Lithium und sulfidische Festelektrolyte.
BIB (Breitstrahl-Ionenfräsen) liefert bis zu 10 mm breite, artefaktarme Querschnitte – ideal für statistische Übersichtsanalysen von Elektroden und Multimaterialstapeln. FIB (Fokussierter Ionenstrahl) bietet Nanometer-Präzision auf kleinen Bereichen (< 50 µm) für ortsspezifische Defektanalysen.
Standardanalysen werden innerhalb von 1–2 Wochen abgeschlossen. Eilservice ist in 3–5 Werktagen verfügbar. Komplexe Fehleranalysen (multi-modale Untersuchung) dauern typischerweise 2–3 Wochen.
Ja. Als nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiertes Labor liefern wir Prüfberichte, die internationale Anforderungen an Dokumentation, Rückverfolgbarkeit und Messunsicherheit erfüllen – für Eingangskontrolle, In-Prozess-Überwachung und Endproduktverifikation.
