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L'importanza di una sezione trasversale di alta qualità per la ricerca sulle batterie

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Scoprite come la fresatura ionica a fascio largo migliora la ricerca sulle batterie, fornendo sezioni trasversali di alta qualità per approfondire le conoscenze sui materiali degli elettrodi e altro ancora.

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La microscopia elettronica è una tecnica fondamentale per la comprensione dei materiali delle batterie, ma la semplice osservazione della superficie esterna non fornisce una visione sufficiente. La creazione di sezioni trasversali di alta qualità è importante per sviluppare una comprensione corretta, in quanto rivela la vera struttura e la distribuzione delle particelle, dei pori e dei vari componenti.

Tecniche di sezione trasversale

Le tecniche meccaniche, come l'inclusione di resina e la lucidatura meccanica, il taglio con una sega di precisione o la troncatura, sono ampiamente utilizzate, ma sono difficili da usare per i materiali compositi porosi. I pori possono riempirsi di detriti di lucidatura, le particelle dure possono essere estratte, i materiali morbidi vengono spalmati e gli strati si delaminano facilmente.

Gli strumenti a fascio ionico focalizzato (FIB) che utilizzano una pistola ionica a metallo liquido (Ga+) o una sorgente di plasma (tipicamente Xe+) offrono una soluzione per la sezione trasversale ad alta precisione e specifica del sito, ma in genere non sono adatti alla fresatura di ampie aree a causa della velocità e del campo visivo limitati.

La fresatura a fascio ionico largo (Broad Ion Beam Milling, BIB) è una tecnica che prevede l'uso di un fascio di ioni Ar+ a bassa energia per sezionare rapidamente ampie aree con danni limitati al campione. Questa tecnica offre sezioni di alta qualità sulle scale di lunghezza più significative per i materiali delle batterie.

Anodi

Gli studi in sezione forniscono informazioni sulle dimensioni dei cluster, sulla distribuzione del legante, sul rapporto di compattazione, sull'uniformità del film, sullo spessore del film e sull'adesione all'elettrodo.

Catodi

I tipici cluster di polvere metallica sinterizzata per i catodi devono essere studiati in sezione trasversale per rivelare la struttura interna dei grani o dei pori, che è fondamentale per le prestazioni. È possibile studiare e quantificare proprietà quali la distribuzione delle dimensioni delle particelle, la dimensione dei pori, la distribuzione del legante e il cracking delle particelle.

Dopo il processo di formazione e invecchiamento, o dopo il ciclo della batteria, le proprietà dell'elettrodo, come l'ulteriore rigonfiamento o la cricca, la degradazione e la formazione dello strato SEI, possono essere studiate e correlate alle prestazioni pratiche della batteria.

Fogli di separazione

Sebbene il foglio separatore non sia una parte attiva della cella, svolge un ruolo fondamentale nel trasporto degli ioni e ha una forte influenza sulle prestazioni, sulla durata e sulla sicurezza della cella. La sezione trasversale può aiutare a comprendere le dimensioni dei pori, la struttura dello strato di rivestimento ceramico o eventuali residui dopo i cicli che possono influire sulle prestazioni a lungo termine.

Conclusioni

La microscopia elettronica e le sezioni trasversali di alta qualità ottenute dalla fresatura ionica a fascio largo sono preziose per comprendere e sviluppare soluzioni per l'accumulo di energia. Rivelare e studiare la struttura reale in questo modo visivo offre una visione molto più profonda rispetto a tecniche alternative "solo numeriche", come un grafico della distribuzione delle dimensioni delle particelle dalla diffrazione laser o una misura dell'adsorbimento dei gas utilizzando BET.

Contattateci per scoprire come la fresatura ionica a fascio largo possa essere applicata ai vostri materiali.