El microscopio ayuda a inspeccionar múltiples dimensiones de baterías
Originados en el siglo XVII, los microscopios ópticos utilizan la longitud de onda de la luz visible para ampliar objetos a una resolución de micras y se utilizan ampliamente en ciencias biológicas, ciencias de materiales y otros campos. En el campo de las baterías, puede observar la estructura de los electrodos, detectar defectos en los electrodos y el crecimiento de dendritas de litio, y proporcionar datos valiosos para la investigación y el desarrollo de baterías. Sin embargo, tiene un rango de observación limitado debido a la limitación de la longitud de onda de la luz visible, lo que se resuelve bien mediante microscopía electrónica.
Introducido en 1931, el microscopio electrónico utiliza un haz de electrones para ampliar un objeto por un factor de 3 millones para lograr una resolución nanométrica. Debido a la mayor resolución del microscopio electrónico, en la investigación y desarrollo de baterías, con diferentes sondas, se puede obtener información multidimensional (composición, información de caracterización, tamaño de partícula, relación de composición, etc.), para lograr materiales de electrodos positivos y negativos. , agentes conductores más microestructuras como adhesivos y detección de diafragmas (observación de la morfología del material, estado de distribución, tamaño de partícula, presencia de defectos, etc.)
▲ Imágenes SEM de materiales positivos y negativos de baterías, agentes conductores, aglutinantes y diafragmas Fuente: Zeiss (probado con microscopio electrónico Zeiss)
Microscopio Electrónico de Barrido debido a su alta resolución. Microscópio electrónico escaneando. Puede reflejar y registrar claramente la morfología de la superficie del material, convirtiéndose así en uno de los medios más convenientes para caracterizar la morfología del material.
Inspección de baterías: de 2D a 3D
Aunque la inspección plana 2D es simple y efectiva, a veces puede estar sesgada. Las imágenes 3D brindan a los desarrolladores resultados de inspección más intuitivos, lo que mejora la eficiencia y el rendimiento del desarrollo de baterías.
En particular, la tecnología de microscopía de rayos X, como la serie Zeiss Xradia Versa, permite obtener imágenes no destructivas en 3D de alta resolución del interior de la batería, distinguiendo entre partículas y poros de electrodos, diafragma y aire, etc., lo que puede en gran medida simplifica el proceso y ahorra tiempo
▲ Imágenes de alta resolución del interior de una célula (escaneo de la muestra completa, selección de la región de interés, acercamiento y realización de imágenes de alta resolución) Crédito: ZEISS (probado con el microscopio de rayos X de la serie XRadia Versa de ZEISS)
A partir de esto, ZEISS presenta un método de caracterización de la evolución del tejido en cuatro dimensiones que permite obtener más información y proporciona detalles más finos.
La tecnología de haz de iones enfocados (FIB) de próxima generación es la opción preferida cuando se requieren análisis adicionales de alta resolución. El FIB combinado con SEM permite el procesamiento fino y la observación de muestras a nanoescala. Zeiss y Thermo Fisher han lanzado productos de microscopía relacionados
4. Pruebas de células in situ y aplicaciones relacionadas con múltiples tecnologías
Un método de prueba a menudo no caracteriza completamente las propiedades del material. Por lo tanto, la industria ha adoptado diferentes equipos de prueba para trabajar juntos para lograr una correlación multimétodo, lo que a su vez permite obtener información multidimensional durante las pruebas, lo que hace que los resultados sean más intuitivos.
Al principio, el punto de partida de la correlación multimétodo fue la necesidad de observar el objeto bajo prueba a diferentes resoluciones. Usando CT→microscopía de rayos X→FIB-SEM, seleccionando un área y acercándola gradualmente, se puede obtener información más completa y precisa, mientras se puede realizar un posicionamiento rápido, lo que hace que las pruebas sean más eficientes.
▲ Análisis de correlación multiescala de materiales anódicos.
Para lograr análisis multiescala in situ, como WITec (Alemania), Tescan (República Checa) y Zeiss han lanzado el sistema RISE, que realiza la aplicación combinada de imágenes Raman y tecnología SEM. Mediante la combinación de topografía de la superficie celular (SEM), distribución elemental (EDS) e información de composición molecular del material del electrodo (mapeo Raman)
