Il microscopio aiuta l'ispezione multipla delle batterie
Nati nel XVII secolo, i microscopi ottici utilizzano la lunghezza d'onda della luce visibile per ingrandire gli oggetti con una risoluzione micrometrica e sono ampiamente utilizzati nelle scienze della vita, nella scienza dei materiali e in altri campi. Nel campo delle batterie, può osservare la struttura degli elettrodi, rilevare i difetti degli elettrodi e la crescita dei dendriti del litio e fornire dati preziosi per la ricerca e lo sviluppo delle batterie. Tuttavia, ha un campo di osservazione limitato a causa della limitazione della lunghezza d'onda della luce visibile, che è ben risolta dalla microscopia elettronica
Introdotto nel 1931, il microscopio elettronico utilizza un fascio di elettroni per ingrandire un oggetto di un fattore di 3 milioni per ottenere una risoluzione nanometrica. Grazie alla maggiore risoluzione del microscopio elettronico, nella batteria R & S, con diverse sonde, è possibile ottenere informazioni multidimensionali (composizione, informazioni sulla caratterizzazione, dimensione delle particelle, rapporto di composizione, ecc.), per ottenere materiali per elettrodi positivi e negativi , agenti conduttivi più microstrutture come adesivi e rilevamento di diaframmi (osservazione della morfologia del materiale, stato di distribuzione, granulometria, presenza di difetti, ecc.)
▲ Immagini SEM di materiali positivi e negativi di batterie, agenti conduttivi, leganti e diaframmi Fonte: Zeiss (testato con microscopio elettronico Zeiss)
Microscopio elettronico a scansione grazie alla sua alta risoluzione. Microscopio elettronico a scansione. Può riflettere e registrare chiaramente la morfologia superficiale del materiale, diventando così uno dei mezzi più convenienti per caratterizzare la morfologia del materiale
Ispezione della batteria: dal 2D al 3D
Sebbene l'ispezione planare 2D sia semplice ed efficace, a volte può essere distorta. L'imaging 3D fornisce agli sviluppatori risultati di ispezione più intuitivi, migliorando l'efficienza e le prestazioni dello sviluppo della batteria.
In particolare, la tecnologia di microscopia a raggi X, come la serie Zeiss Xradia Versa, consente l'imaging 3D non distruttivo ad alta risoluzione dell'interno della batteria, distinguendo tra particelle di elettrodi e pori, diaframma e aria, ecc., che possono notevolmente semplificare il processo e risparmiare tempo
▲Imaging ad alta risoluzione dell'interno di una cellula (scansione dell'intero campione - selezione della regione di interesse - zoom avanti ed esecuzione di imaging ad alta risoluzione) Credito: ZEISS (testato con microscopio a raggi X ZEISS serie XRadia Versa)
Basandosi su questo, ZEISS introduce un metodo di caratterizzazione dell'evoluzione dei tessuti quadridimensionali che consente di ottenere maggiori informazioni e fornisce dettagli più fini
La tecnologia del fascio ionico focalizzato (FIB) di prossima generazione è la scelta preferita quando sono necessarie ulteriori analisi ad alta risoluzione. Il FIB combinato con il SEM consente l'elaborazione precisa e l'osservazione dei campioni su scala nanometrica. Zeiss e Thermo Fisher hanno entrambi lanciato prodotti di microscopia correlati
4. Test di celle in situ e applicazioni correlate a più tecnologie
Un metodo di prova spesso non caratterizza completamente le proprietà del materiale. Pertanto, l'industria ha adottato diverse apparecchiature di test per lavorare insieme per ottenere una correlazione multimetodo, che a sua volta consente di ottenere informazioni multidimensionali durante i test, rendendo i risultati più intuitivi.
Inizialmente, il punto di partenza per la correlazione multimetodo era la necessità di osservare l’oggetto in prova a diverse risoluzioni. Utilizzando CT→microscopia a raggi X→FIB-SEM, selezionando un'area e ingrandendo gradualmente, è possibile ottenere informazioni più complete e accurate, mentre è possibile realizzare un posizionamento rapido, rendendo i test più efficienti
▲Analisi di correlazione multiscala dei materiali anodici
Per ottenere analisi multiscala in situ, WITec (Germania), Tescan (Repubblica Ceca) e Zeiss hanno lanciato il sistema RISE, che realizza l'applicazione combinata di imaging Raman e tecnologia SEM. Attraverso la combinazione di topografia della superficie cellulare (SEM), distribuzione elementare (EDS) e informazioni sulla composizione molecolare del materiale dell'elettrodo (mappatura Raman)
