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鋰離子電池中石墨的掃描電鏡分析

 釋出時間▩•·▩:2022-05-17 點選量▩•·▩:486
鋰離子電池生產


過去的三十年│↟,鋰離子電池已經徹底改變了能源行業│↟,與鎳鎘電池相比│↟,鋰離子電池重量更輕│↟,充電時間短│↟,並且在ji端條件下具有更好的效能◕·。鋰離子電池的一個關鍵組成是石墨│↟,這是電池電極的中陽極的主要材料◕·。


當電池充電時│↟,鋰離子透過電解液從陰極流向陽極◕·。然後│↟,當電池放電時│↟,此過程被逆轉◕·。電池陰極可以使用多種材料│↟,但石墨是大多數陽極的材料│↟,這要歸功於其存量豐富│↟,低沉本和長迴圈壽命◕·。迴圈壽命是指電池能經受的充電與放電迴圈次數│↟,反映了電池的工作時間長短◕·。

為什麼石墨用於電池▩│╃₪☁?


隨著各行各業致力於創造效能更強的鋰離子電池│↟,為電動汽車甚至電網規模的儲能站等各種裝置供電│↟,石墨髮揮著越來越重要的作用◕·。通常需要將天然片狀石墨轉化為球形後使用│↟,或者透過生產管控得到質量一致的合成石墨│↟,高質量的合成石墨的生產需要 3000°C 的溫度◕·。


最佳化石墨的形態使研究人員能夠創造出具有更高倍率效能✘₪✘✘、能量密度和首效✘₪✘✘、更長的迴圈壽命和更好安全效能的陽極◕·。球形石墨顆粒可以有效填充│↟,有利於提高整體導電性◕·。使用掃描電子顯微鏡(SEM)│↟,研究人員可以直觀地研究顆粒的形態│↟,而光學顯微鏡在觀察石墨等黑色粉末時很難使用◕·。與光學顯微鏡相比│↟,掃描電子顯微鏡還具有更高的解析度◕·。

鋰離子電池用石墨的掃描電鏡分析


研究人員通常缺乏內部裝置和相關經驗│↟,會將樣品送到有大型落地電鏡的分析實驗室進行分析◕·。這些落地電鏡需要專人操作│↟,而外包這些分析會延遲結果◕·。

 

圖片 1.png

 


使用飛納臺式掃描電鏡大樣品室版 Phenom XL 拍攝的石墨顆粒影象◕·。左上圖是天然石墨◕·。其他影象是五種不同的處理方法的合成石墨│↟,目的是找到接近球形天然石墨形態的材料◕·。

透過使用 Phenom XL 的專用自動掃描軟體│↟,研究人員可以顯著縮短這些實驗的時間◕·。Phenom XL 讓研究人員經過簡單培訓後即可親自進行分析◕·。

使用專用的自動掃描軟體│↟,Phenom XL 一次可以自動測試 36 個樣本│↟,在 30 分鐘內生成超過 200 張影象◕·。該軟體使用簡單│↟,使用者只需輸入樣品數量以及放大倍率│↟,完成此操作後│↟,影象採集可以在無人值守的夜間完成│↟,從而大大縮短了分析時間│↟,同時消除了不同操作員導致的影象質量變化◕·。

Phenom XL 可以生成 8 nm 解析度的影象│↟,這對 20μm 石墨顆粒而言是成像分析的理想儀器◕·。此外│↟,直觀的使用者介面減少了培訓要求│↟,使更多的使用者參與使用◕·。

當下研究員致力於改進鋰離子電池陽極的石墨│↟,而具有專用自動掃描軟體的 Phenom XL 臺式掃描電鏡可以自動執行測試中的重複工作◕·。由於能夠在部門內快速準確地表徵這些樣品│↟,使用者們可以加快研發過程│↟,以設計更安全✘₪✘✘、更強大和更持久的鋰離子電池◕·。

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