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RX Solutions丨納米級(jí)工業(yè)CT在電池產(chǎn)業(yè)全新應(yīng)用(下) |
發(fā)布者:admin 點(diǎn)擊:1337 發(fā)布時(shí)間:2022-1-11 |
以下結(jié)果摘自第一個(gè)循環(huán)期間在電池上進(jìn)行的原位實(shí)驗(yàn)。在循環(huán)期間進(jìn)行了一系列18次工業(yè)CT掃描。以下部分對(duì)應(yīng)于第一次充放電循環(huán)的5個(gè)階段。
1電極膨脹
在初始狀態(tài)下進(jìn)行的第一次切割顯示出很少的孔隙和電解質(zhì)的存在。隨著充電的進(jìn)行,排氣產(chǎn)生的孔隙數(shù)量增加,從而增加了電極的體積:因此,我們可以在垂直截面(線的上方)看到紅色虛線升高,這是分離電極的分界線。
所有測(cè)量獲得的曲線表明,厚度的增加是相對(duì)線性的,在充電結(jié)束時(shí)達(dá)到60%(紅色曲線)。另一方面,放電過(guò)程中的收縮不是完全的:20%的不可逆膨脹仍然存在。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,由于三維體積可觀測(cè),我們可以量化樣品在三個(gè)方向上的膨脹。
2鋰化
前三次采集(第1列至第3列)也顯示硅顆粒的灰度值降低。這與它們的化學(xué)演化直接相關(guān):鋰化現(xiàn)象將硅轉(zhuǎn)化為鋰化硅,對(duì)X射線的吸收率降低了3倍。這樣的話,在電池充電過(guò)程中,我們可以通過(guò)觀測(cè)灰度值的變化直接觀察到鋰離子與硅的結(jié)合情況。
圖片為里昂MATEIS實(shí)驗(yàn)室的EasyTom 160工業(yè)CT原位試驗(yàn)中獲得的斷層切片。第一行:?jiǎn)卧竦拇怪逼拭?。虛線位于電極和分離器之間的界面。第二行:電極的水平界面。從左到右:電池的第一個(gè)循環(huán)放電,約為充電的0%、5%和100%,放電的50%和100%。
在循環(huán)結(jié)束時(shí)獲得的切片上,觀察到與初始狀態(tài)相比,硅顆粒的灰度值明顯變低,這證實(shí)了化學(xué)現(xiàn)象的完全不可逆性。
3裂縫
人們也想同時(shí)觀測(cè)硅和其余基體之間的分層情況,但目前原位圖像的質(zhì)量不足以量化這些信息。為了評(píng)估這一方面,在工業(yè)CT上重新進(jìn)行非原位數(shù)據(jù)采集會(huì)是一個(gè)很有意思的課題。事實(shí)上,電池中存在的溶液減少了相位對(duì)比現(xiàn)象,盡管目前實(shí)驗(yàn)室設(shè)備性能可能不足,但仍可能觀測(cè)到這些細(xì)節(jié)。
實(shí)驗(yàn)室微米級(jí)斷層掃描儀器已經(jīng)被驗(yàn)證可用于微觀結(jié)構(gòu)分析,比如分析硅電極鋰離子電池中的材料變化,或是用于惰性樣品的非原位分析和原位實(shí)驗(yàn)。因此,可以更進(jìn)一步,使用EasyTom 160量化電極中硅的三維分布,并在一個(gè)循環(huán)中觀察一系列劣化現(xiàn)象。
EasyTom 160納米級(jí)工業(yè)CT設(shè)備,使實(shí)驗(yàn)室和研究中心在受到原有設(shè)備性能的限制時(shí),能夠大幅提高工作效率。
本公司主營(yíng)項(xiàng)目:測(cè)量?jī)x器,軸類測(cè)量?jī)x,光學(xué)軸類測(cè)量?jī)x,vicivision,工業(yè)CT,無(wú)損檢測(cè),3D掃描,光學(xué)三坐標(biāo),X射線三維成像。 |
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