在當今社會，智能手機和平板電腦等電子設備正成為人類日常活動的重要組成部分。這些電子產品不斷發(fā)展，使其結構更緊湊、重量更輕，這也就對電池的功率輸出和壽命提出了越來越高的要求。為了應對這些技術挑戰(zhàn)，鋰離子電池技術也在不斷進步，在保持緊湊和輕便特性的同時，還能夠產生更高的能量輸出和更強的循環(huán)性能。
本文介紹了激光誘導擊穿光譜(LIBS)對鋰離子電池重要元件化學組成的關鍵元素進行深度分析的能力。這些組件包括正極、負極和固態(tài)電解質。典型的基于解決方案的元素分析技術，如電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）和電感耦合等離子體發(fā)射質譜（ICP-MS），不能揭示這些部件的結構信息。另一種流行的元素分析技術X射線熒光光譜（XRF）無法為鋰離子電池電極的重要元素提供元素覆蓋，例如Li、B、C、O、F、N。其它表面和深度分析技術，需要復雜的真空儀器，如二次離子質譜（SIMS）、輝光放電質譜（GD-MS）、俄歇電子能譜（AES）和X射線光電子能譜（XPS），檢測速度慢或者價格昂貴。LIBS提供鋰離子電池組件在實驗室或工廠的深度分析能力，具有很出色的分析速度。LIBS還具有從H - Pu到大含量范圍(ppm - wt. %)的基本覆蓋。

圖2鋰離子電池器件結構的元素深度剖析(鋰金屬負極、LiPON固態(tài)電解質、LiCoO₂正極和置于玻璃基板上鈦集電器)。

在圖2中，將不同組分的特征元素與原子發(fā)射線的檢測數(shù)據(jù)相結合，很容易看出何時開始剝蝕電池的各個層。例如，鋰金屬負極的激光剝蝕會伴隨著強的鋰元素發(fā)射信號。剝蝕進入LiPON固態(tài)電解質層時，檢測到P發(fā)射信號。同樣，Co和O發(fā)射線可以用來跟蹤LiCoO2正極層的剝蝕，并評估正極層內的相對成分變化。