Microscopul ajută la mai multe dimensiuni de inspecție a bateriilor
Inițiate în secolul al XVII-lea, microscoapele optice folosesc lungimea de undă a luminii vizibile pentru a mări obiectele la o rezoluție de microni și sunt utilizate pe scară largă în științele vieții, știința materialelor și în alte domenii. În domeniul bateriilor, poate observa structura electrodului, poate detecta defectele electrodului și creșterea dendritelor de litiu și poate oferi date valoroase pentru cercetarea și dezvoltarea bateriilor. Cu toate acestea, are o gamă limitată de observare din cauza limitării lungimii de undă a luminii vizibile, care este bine rezolvată prin microscopie electronică.
Introdus în 1931, microscopul electronic folosește un fascicul de electroni pentru a mări un obiect cu un factor de 3 milioane pentru a obține rezoluția nanometrică. Datorită rezoluției mai mari a microscopului electronic, în baterie R&D, cu diferite sonde, se pot obține informații multidimensionale (compoziție, informații de caracterizare, dimensiunea particulelor, raportul de compoziție etc.), pentru a obține materiale electrodului pozitiv și negativ , agenții conductivi mai multe microstructuri precum adezivii și detectarea diafragmelor (observarea morfologiei materialului, starea de distribuție, dimensiunea particulelor, prezența defectelor etc.)
▲ Imagini SEM ale materialelor pozitive și negative ale bateriei, agenți conductivi, lianți și diafragme Sursa: Zeiss (testat cu microscopul electronic Zeiss)
Microscop electronic cu scanare datorită rezoluției sale ridicate. Microscop electronic cu scanare. Poate reflecta și înregistra clar morfologia suprafeței materialului, devenind astfel unul dintre cele mai convenabile mijloace de a caracteriza morfologia materialului
Inspecția bateriei: de la 2D la 3D
Deși inspecția plană 2D este simplă și eficientă, uneori poate fi părtinitoare. Imaginile 3D oferă dezvoltatorilor rezultate mai intuitive ale inspecției, îmbunătățind eficiența și performanța dezvoltării bateriilor.
În special, tehnologia de microscopie cu raze X, cum ar fi seria Zeiss Xradia Versa, permite imagistica nedistructivă 3D de înaltă rezoluție a interiorului bateriei, diferențierea dintre particulele electrodului și porii, diafragma și aerul etc., ceea ce poate foarte mult simplificați procesul și economisiți timp
▲ Imagistica de înaltă rezoluție a interiorului unei celule (scanarea întregului eșantion - selectarea regiunii de interes - mărirea și efectuarea imaginilor de înaltă rezoluție) Credit: ZEISS (testat cu microscopul cu raze X ZEISS XRadia Versa)
Pe baza acestui fapt, ZEISS introduce o metodă de caracterizare a evoluției țesuturilor în patru dimensiuni, care permite obținerea mai multor informații și oferă detalii mai fine.
Tehnologia de ultimă generație focused ion beam (FIB) este alegerea preferată atunci când sunt necesare analize suplimentare de înaltă rezoluție. FIB combinat cu SEM permite procesarea fină și observarea probelor la scară nanometrică. Zeiss și Thermo Fisher au lansat ambele produse de microscopie conexe
4. Testarea celulelor in situ și aplicații legate de multi-tehnologie
O metodă de testare adesea nu caracterizează complet proprietățile materialului. Prin urmare, industria a adoptat diferite echipamente de testare pentru a lucra împreună pentru a realiza corelarea cu mai multe metode, care, la rândul său, permite obținerea de informații multidimensionale în timpul testării, făcând rezultatele mai intuitive.
La început, punctul de plecare pentru corelarea cu mai multe metode a fost nevoia de a observa obiectul testat la diferite rezoluții. Folosind CT→microscopie cu raze X→FIB-SEM, selectând o zonă și mărind treptat, se pot obține informații mai cuprinzătoare și mai precise, în timp ce se poate realiza o poziționare rapidă, făcând testarea mai eficientă
▲ Analiza corelației la scară multiplă a materialelor anodice
Pentru a realiza o analiză multi-scală in situ, precum WITec (Germania), Tescan (Republica Cehă) și Zeiss au lansat sistemul RISE, care realizează aplicarea combinată a imaginii Raman și a tehnologiei SEM. Prin combinația de topografie a suprafeței celulare (SEM), distribuție elementară (EDS) și informații despre compoziția moleculară a materialului electrodului (mapping Raman)
