Настольный сканирующий электронный микроскоп ZEM20 содействует разработке литиевых батарей на основе трёхкомпонентных материалов.
Дата публикации:
2024-01-22
В условиях постоянно растущего спроса на экологически чистые источники энергии современные материалы для хранения энергии, в особенности литий‑ионные аккумуляторы, всё шире применяются в электромобилях и устройствах мобильного интернета. Среди них слоистые материалы на основе трёх элементов — никеля, кобальта и марганца — благодаря высокой удельной энергоёмкости системы, широкому кругу доступных сырьевых ресурсов и относительно простому процессу синтеза признаны одними из наиболее перспективных катодных материалов.
В условиях постоянно растущего спроса на экологически чистые источники энергии современные материалы для накопления энергии, особенно литий‑ионные аккумуляторы, всё шире применяются в электромобилях и устройствах мобильного интернета. Среди них слоистые материалы на основе трёх элементов — никеля, кобальта и марганца — благодаря высокой удельной энергетической плотности, широкому доступу к сырьевым ресурсам и относительно простому синтезу признаны одними из наиболее перспективных катодных материалов. В данной статье подробно рассматриваются внутренние взаимосвязи между свойствами трикомпонентных литиевых катодных материалов и их составом, структурой и технологией получения; также представлено передовое средство характеризации материалов — настольный сканирующий электронный микроскоп ZEM20 компании Zeyou Technology, что должно обеспечить экспериментальными данными оптимизацию конструкции и технологию производства трикомпонентных литиевых аккумуляторов.
Рис. Структура литий-ионного аккумулятора
«Литиевая батарея на основе трёхкомпонентного катода» — это полное название «литиевой батареи на основе трёхкомпонентного полимерного катода». Под трёхкомпонентной полимерной литиевой батареей понимается аккумулятор, в котором в качестве катодного материала используется литий‑никель‑кобальт‑марганцевый оксид Li(NiCoMn)O2. Промежуточный продукт для получения трёхкомпонентного композитного катодного материала изготавливается на основе солей никеля, кобальта и марганца; соотношение этих металлов может быть скорректировано в зависимости от конкретных требований. Батареи с трёхкомпонентным катодом обладают более высокой безопасностью по сравнению с литиевыми батареями на основе кобальтового оксида.
Рис. Схема конструкции литиево-ионной батареи на основе трёхкомпонентного материала
Для достижения точного регулирования свойств трёхкомпонентных катодных материалов и их системной оптимизации крайне важно глубоко проанализировать внутренние взаимосвязи между их свойствами, составом, структурой и технологическими параметрами. Это требует применения передовых методов характеризации материалов, позволяющих на микроскопическом и наноразмерном уровнях чётко визуализировать морфологические признаки, распределение элементов и кристаллическую структуру, выявить связь между материалом и его электрохимическими характеристиками, а также направить совершенствование технологических процессов и оптимизацию сопряжения с аккумуляторными батареями.
Рис. Структура трёхкомпонентных материалов при отсутствии смешения Li/Ni (а) и при наличии смешения Li/Ni (б)
На основе самостоятельно разработанного столешечного сканирующего электронного микроскопа ZEM20 компании «ZEPTOOLS» благодаря его высокому разрешению можно осуществить всесторонний анализ микроструктуры и состава трёхкомпонентных катодных материалов. Сверхвысокое разрешение — 5 нм — позволяет чётко визуализировать форму, размеры, распределение активных частиц батареи, а также дефекты их поверхности. В сочетании с детектором EDS можно точно определить распределение никеля, кобальта и марганца на поверхности образца или в поперечном сечении. При использовании функции сканирования можно изучать закономерности изменения химического состава материала и взаимное влияние на его электрохимические свойства.
После подготовки аккумулятора и проведения циклов заряда‑разряда, использование настольного сканирующего электронного микроскопа ZEM20 для анализа повреждений катода и электролита позволяет производителям аккумуляторов выявить причины отказов или потерь емкости, что способствует оптимизации конструкции батареи и совершенствованию технологических процессов производства, тем самым повышая безопасность, циклические характеристики и срок службы литий‑ионных аккумуляторов на основе трёхкомпонентных материалов. Кроме того, за счёт оптимизации конструкции электродов и выбора электролита можно улучшить кинетические свойства и низкотемпературные характеристики батареи. Микроструктурная информация, предоставляемая настольным сканирующим электронным микроскопом ZEM20 компании «ZEPTOOLS», играет ключевую роль в ориентации этих оптимизационных решений.
В заключение, литий‑ионные аккумуляторы на основе трёхкомпонентных катодных материалов, являясь образцом высокоэффективных систем хранения энергии, играют ключевую роль в развитии технологий электромобилей и возобновляемой энергетики; при этом разработка и внедрение соответствующих катодных материалов имеют исключительно важное значение. Точная настройка состава, структуры и технологических процессов получения катодных материалов позволяет существенно повысить общие эксплуатационные характеристики батареи. Применение передовых методов характеризации, таких как настольный сканирующий электронный микроскоп ZEM20 компании Zeyou Technology, предоставляет мощные инструменты для углублённого изучения трёхкомпонентных литий‑ионных аккумуляторов и способствует устойчивому развитию новых типов энергохранилищ.
Столешный сканирующий электронный микроскоп ZEM20 компании ZEPTOOLS
Компания «Аньхой Цзэюй Технологии» — это научно‑инструментальная фирма, обладающая полностью самостоятельными правами интеллектуальной собственности. С начала 1990‑х годов, когда была начата разработка электронных микроскопов и сопутствующего оборудования, её исследовательская команда неизменно стремится предоставлять высококачественные приборы для нанонаучных исследований. В настоящее время компания располагает в том числе… Пико Фемто Серия Система измерений в режиме in situ с использованием ТЭМ 、 Система измерений СЭМ в нативном состоянии 、 Настольный сканирующий электронный микроскоп серии ZEM 、 Ступенчатый измеритель серии JS 、 Нано‑пьезо‑столик 、 Станок для переноса двумерных материалов 、 Пробоночная платформа и низкотемпературная система 、 Линейка с датчиком линейного перемещения Ряд продуктовых линеек, включая …, пользуются широким признанием как на внутреннем, так и на международном рынках, заполняя многочисленные пробелы в отечественной сфере научно‑измерительных приборов.
Связанные новости
Свяжитесь с нами
Телефон:15756003283
Электронная почта:support@zeptools.com
Адрес: провинция Аньхой, город Тунлинь, Электронный парк предпринимательства «Дунши», д. 15