Mikroskop hjälper flera inspektionsdimensioner av batterier
Optiska mikroskop har sitt ursprung på 1600-talet och använder våglängden av synligt ljus för att förstora objekt till en mikronupplösning och används ofta inom biovetenskap, materialvetenskap och andra områden. Inom batteriområdet kan den observera elektrodstrukturen, upptäcka elektroddefekter och tillväxten av litiumdendriter och ge värdefull data för batteriforskning och utveckling. Den har dock ett begränsat observationsområde på grund av begränsningen av synligt ljusvåglängd, vilket är väl löst med elektronmikroskopi
Elektronmikroskopet introducerades 1931 och använder en elektronstråle för att förstora ett objekt med en faktor 3 miljoner för att uppnå nanometerupplösning. På grund av elektronmikroskopets högre upplösning, kan FoU i batteriet, med olika sonder, få flerdimensionell information (sammansättning, karaktäriseringsinformation, partikelstorlek, sammansättningsförhållande, etc.), för att uppnå positiva och negativa elektrodmaterial , ledande ämnen fler mikrostrukturer som lim och membrandetektering (observation av materialets morfologi, distributionstillstånd, partikelstorlek, förekomst av defekter, etc.)
▲ SEM-bilder av positiva och negativa batterimaterial, ledande ämnen, bindemedel och membran Källa: Zeiss (testad med Zeiss elektronmikroskop)
Skannaelektronmikroskop på grund av dess höga upplösning. Svepelektronmikroskop. Kan tydligt reflektera och registrera materialets ytmorfologi och blir därmed ett av de mest bekväma sätten att karakterisera materialets morfologi
Batteriinspektion: Från 2D till 3D
Även om 2D-planarinspektion är enkel och effektiv, kan den ibland vara partisk. 3D-bildbehandling ger utvecklare mer intuitiva inspektionsresultat, vilket förbättrar effektiviteten och prestandan för batteriutveckling.
Speciellt röntgenmikroskopiteknik, som Zeiss Xradia Versa-serien, möjliggör högupplöst 3D oförstörande avbildning av batteriets insida, där man kan skilja mellan elektrodpartiklar och porer, diafragma och luft, etc., vilket i hög grad kan förenkla processen och spara tid
▲Högupplöst avbildning av insidan av en cell (skanna hela provet - välj det område av intresse - zooma in och utföra högupplöst bildbehandling) Kredit: ZEISS (testad med ZEISS XRadia Versa-seriens röntgenmikroskop)
Med utgångspunkt i detta introducerar ZEISS en fyrdimensionell karaktäriseringsmetod för vävnadsutveckling som gör att mer information kan erhållas och ger finare detaljer
Nästa generations fokuserade jonstråleteknik (FIB) är det föredragna valet när ytterligare högupplösta analyser krävs. FIB kombinerat med SEM möjliggör finbearbetning och observation av prover i nanoskala. Zeiss och Thermo Fisher har båda lanserat relaterade mikroskopiprodukter
4. In-situ celltestning och multiteknologirelaterade applikationer
En testmetod karakteriserar ofta inte materialegenskaper fullt ut. Därför har industrin antagit olika testutrustningar för att samarbeta för att uppnå multi-metod korrelation, vilket i sin tur möjliggör flerdimensionell information som kan erhållas under testning, vilket gör resultaten mer intuitiva.
Tidigt var utgångspunkten för multimetodkorrelation behovet av att observera objektet som testades vid olika upplösningar. Genom att använda CT→röntgenmikroskopi→FIB-SEM, välja ett område och gradvis zooma in, kan mer omfattande och korrekt information erhållas, samtidigt som snabb positionering kan realiseras, vilket gör testningen mer effektiv
▲Multi-skala korrelationsanalys av anodmaterial
För att uppnå multiskalig analys på plats, som WITec (Tyskland), Tescan (Tjeckien) och Zeiss har lanserat RISE-systemet, som realiserar den kombinerade tillämpningen av Raman-avbildnings- och SEM-teknologi. Genom kombinationen av cellyttopografi (SEM), elementarfördelning (EDS) och information om elektrodmaterials molekylära sammansättning (Raman-kartläggning)
