Khoa học vật liệu

Ứng dụng SEM trong ngành chế tạo Pin

Chế tạo PinCùng với sự phát triển của công nghiệp chế tạo pin, các nghiên cứu liên tục được đầu tư phát triển nhằm mục đích tạo ra những hệ thống lưu trữ năng lượng cho tương lai, mỗi nhiệm vụ khác nhau sẽ đòi hỏi những thay đổi về công nghệ khác nhau.

Để tạo ra những công nghệ mới giúp tối ưu hóa với năng suất cao cho sản phẩm thì việc phân tích và đánh giá đặc điểm của sản phẩm đặc biệt đối với các khu vực trên bề mặt và mặt giao là rất cần thiết. Điều này đòi hỏi những kỹ thuật phân tích có khả năng phân biệt các trạng thái hóa học với độ nhạy cao và độ phân giải lớn.

 

Những nghiên cứu được mở rộng với pin Li-ion vì nó được xem như là cơ sở của nguồn năng lượng thứ cấp cho xe điện và các thiết bị lưu trữ trong mạng lưới thông minh. Hiệu suất sử dụng của pin Li-ion như vòng đời, điện trở và dung lượng đều liên quan chặt chẽ đến cấu trúc vi mô của điện cực. Lớp điện ly rắn giao pha (SEI – Solid electrolyte interphase) đã được chứng minh là rất quan trọng trong việc làm tăng hiệu suất và vòng đời của pin Li-ion. Do vậy, cần phải có hiểu biết về cấu tạo và những phản ứng để hình thành nên lớp SEI trên điện cực của pin Li-ion.

  • Để đạt được những điều trên, TESCAN đã cung cấp một tích hợp độc đáo giữa FIB-SEMTOF-SIMS (Time-Of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometer) cho phép người dùng thực hiện những phân tích bề mặt với độ phân giải cao như sự định hình về độ sâu và sự phân bố của các nguyên tố để phân tích lớp SEI trong pin Li-ion.
  • Phần mềm 3D Tomography Advanced kết hợp chụp ảnh 3D và tín hiệu phân tích giúp thực hiện phân tích 3D EDX3D EBSD.
  • Hình ảnh có độ phân giải cao cho biết thông tin vi cấu trúc bao gồm các vi hạt hình cầu của vật liệu được liên kết với nhau bởi mạng polyme.
  • Micro-CT cho phép thực hiện nghiên cứu cấu trúc bên trong của các loại pin mà không phá hủy nó.
  • Dynamic micro-CT giúp thực hiện quan sát những thay đổi trong cấu trúc của pin dưới những tác động bên ngoài như gia nhiệt.

EDX spectrum of a Li-ion battery electrode.

EDX spectrum of a Li-ion battery electrode.

 

Correlative imaging showing TOF-SIMS Li distribution maps overlaid on FIB-secondary electron images for fully discharged (left) and fully charged (right) cathode material. The full field of view is 8 μm.

Correlative imaging showing TOF-SIMS Li distribution maps overlaid on FIB-secondary electron images for fully discharged (left) and fully charged (right) cathode material. The full field of view is 8 μm.

 

TOF-SIMS spectrum of Li-ion battery electrodes after 15 charging cycles. The Li-ion peak of the main isotope (7 m/Q) is clearly visible.

TOF-SIMS spectrum of Li-ion battery electrodes after 15 charging cycles. The Li-ion peak of the main isotope (7 m/Q) is clearly visible.