Die Bedeutung einer qualitativ hochwertigen Querschnittsuntersuchung für die Batterieforschung

Erfahren Sie, wie das Breitstrahl-Ionenfräsen die Batterieforschung verbessert, indem es qualitativ hochwertige Querschnitte für tiefere Einblicke in Elektrodenmaterialien und mehr liefert.

Die Elektronenmikroskopie ist eine Schlüsseltechnik für das Verständnis von Batteriematerialien, doch die bloße Betrachtung der äußeren Oberfläche liefert nur unzureichende Erkenntnisse. Die Erstellung von qualitativ hochwertigen Querschnitten ist wichtig, um ein korrektes Verständnis zu entwickeln, da sie die wahre Struktur und Verteilung von Partikeln, Poren und den verschiedenen Komponenten offenbart.

Techniken für Querschliffe

Mechanische Techniken wie Harzeinbettung und mechanisches Polieren, Schneiden mit einer Präzisionssäge oder Spalten sind weit verbreitet, aber bei porösen Verbundwerkstoffen schwierig anzuwenden. Die Poren können sich mit Polierresten füllen, harte Partikel können herausgezogen werden, weiche Materialien werden verschmiert und Schichten können leicht delaminiert werden.

Instrumente mit fokussiertem Ionenstrahl (FIB), die eine Flüssigmetall-Ionenkanone (Ga+) oder eine Plasmaquelle (typischerweise Xe+) verwenden, bieten eine Lösung für hochpräzise, ortsspezifische Querschnitte, sind jedoch aufgrund der begrenzten Geschwindigkeit und des begrenzten Sichtfelds im Allgemeinen nicht für das Fräsen großer Flächen geeignet.

Broad Ion Beam Milling (BIB) ist eine Technik, bei der ein niederenergetischer Ar+-Ionenstrahl verwendet wird, um große Bereiche mit begrenzter Probenbeschädigung schnell zu durchtrennen. Diese Technik bietet eine hohe Schnittqualität über die Längenskalen, die für Batteriematerialien am wichtigsten sind.

Anoden

Querschnittsuntersuchungen geben Aufschluss über die Größe von Clustern, die Verteilung des Bindemittels, das Verdichtungsverhältnis, die Gleichmäßigkeit des Films, die Dicke des Films und die Haftung an der Elektrode.

Kathoden

Typische gesinterte Metallpulvercluster für Kathoden müssen im Querschnitt untersucht werden, um die innere Korn- oder Porenstruktur zu erkennen, die für die Leistung entscheidend ist. Eigenschaften wie Partikelgrößenverteilung, Porengröße, Bindemittelverteilung und Partikelrissbildung können untersucht und quantifiziert werden.

Nach dem Entstehungs- und Alterungsprozess oder nach Batteriezyklen können Elektrodeneigenschaften wie weitere Quellung oder Rissbildung, Degradation und SEI-Schichtbildung untersucht und mit der praktischen Batterieleistung korreliert werden.

Separator-Folien

Obwohl die Separatorfolie kein aktiver Teil der Zelle ist, spielt sie eine Schlüsselrolle beim Ionentransport und hat einen starken Einfluss auf die Zellleistung, Lebensdauer und Sicherheit. Querschnittsuntersuchungen können helfen, die Porengröße, die Struktur der keramischen Beschichtung oder mögliche Rückstände nach dem Zyklus zu verstehen, die sich auf die Langzeitleistung auswirken können.

Schlussfolgerung

Die Elektronenmikroskopie und hochwertige Querschnitte aus dem Breitstrahl-Ionenfräsen sind von unschätzbarem Wert für das Verständnis und die Entwicklung von Lösungen für die Energiespeicherung. Das Aufdecken und Untersuchen der realen Struktur auf diese visuelle Weise bietet einen viel tieferen Einblick als alternative "rein numerische" Techniken wie ein Partikelgrößenverteilungsdiagramm aus der Laserbeugung oder eine Messung der Gasadsorption nach BET.

Setzen Sie sich mit uns in Verbindung, um herauszufinden, wie sich das Breitstrahl-Ionenfräsen auf Ihre Materialien anwenden lässt.