Применение автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа для контроля литий-ионной диафрагмы
I. Литий-ионный аккумулятор
Литий-ионная батарея представляет собой вторичную батарею, работа которой в основном основана на движении ионов лития между положительным и отрицательным электродами. Во время процесса зарядки и разрядки ионы лития внедряются и выводятся вперед и назад между двумя электродами через диафрагму, а сохранение и высвобождение энергии литий-ионов достигается за счет окислительно-восстановительной реакции материала электрода.
Литий-ионный аккумулятор в основном состоит из материала положительного электрода, диафрагмы, материала отрицательного электрода, электролита и других материалов. Среди них диафрагма в литий-ионной батарее играет роль в предотвращении прямого контакта между положительными и отрицательными электродами и обеспечивает свободное прохождение ионов лития в электролите, обеспечивая микропористый канал для транспорта ионов лития.
Размер пор, степень пористости, равномерность распределения и толщина диафрагмы литий-ионного аккумулятора напрямую влияют на скорость диффузии и безопасность электролита, что оказывает большое влияние на производительность аккумулятора. Если размер пор диафрагмы слишком мал, проницаемость ионов лития ограничивается, что влияет на эффективность переноса ионов лития в аккумуляторе и приводит к увеличению сопротивления аккумулятора. Если апертура слишком велика, рост дендритов лития может пробить диафрагму, что приведет к несчастным случаям, таким как короткое замыкание или взрыв.
Ⅱ. Применение автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии для обнаружения литиевой диафрагмы
Использование сканирующей электронной микроскопии позволяет наблюдать размер пор и однородность распределения диафрагмы, а также на поперечном сечении многослойной диафрагмы и диафрагмы с покрытием для измерения толщины диафрагмы. Обычные коммерческие материалы диафрагмы представляют собой в основном микропористые пленки, полученные из полиолефиновых материалов, включая однослойные пленки из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) и трехслойные композитные пленки ПП/ПЭ/ПП. Полиолефиновые полимерные материалы являются изолирующими и непроводящими и очень чувствительны к электронным лучам, что может привести к эффектам заряда при наблюдении под высоким напряжением, а тонкая структура полимерных диафрагм может быть повреждена электронными лучами. Сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией SEM5000, независимо разработанный компанией GSI, имеет возможность работы при низком напряжении и высоком разрешении и может напрямую наблюдать тонкую структуру поверхности диафрагмы при низком напряжении, не повреждая диафрагму.
Процесс подготовки диафрагмы в основном делится на два типа: сухой и влажный. Сухой метод - это метод растяжения расплава, включающий процесс однонаправленного растяжения и процесс двунаправленного растяжения. Этот процесс прост, имеет низкие производственные затраты и является распространенным методом производства диафрагмы литий-ионных аккумуляторов. Диафрагма, приготовленная сухим методом, имеет плоские и длинные микропоры (рис. 1), но подготовленная диафрагма толще, однородность микропор плохая, размер пор и пористость трудно контролировать, плотность энергии собранной батареи низкая, в основном используется в недорогих литий-ионных аккумуляторах.
Рис. 1 Сухая растягивающаяся диафрагма/0,5 кВ/линза
Мокрый процесс, т. е. термогенное разделение фаз, включает смешивание и плавление полимеров с высококипящими растворителями и т. д., а также производство микропористых мембран путем охлаждения фаз разделения, вытягивания, экстракции и сушки, термической обработки и формирование. По сравнению с сухим процессом, мокрый процесс является стабильным и контролируемым, что приводит к тонкой толщине диафрагмы, высокой механической прочности, равномерному распределению пор по размерам и взаимопроникновению (рис. 2). Хотя стоимость диафрагмы, изготовленной мокрым способом, выше, чем стоимость диафрагмы, изготовленной сухим способом, собранная батарея имеет высокую плотность энергии и хорошие характеристики зарядки и разрядки и в основном используется в литий-ионных батареях среднего и высокого класса. В сочетании с системой анализа размера пор, независимо разработанной GSI, размер пор и пористость диафрагмы можно анализировать быстро и автоматически (рис. 3).
Рисунок 2. Диафрагма мокрого растяжения/1 кВ/линза
Рисунок 3. Анализ размера пор диафрагмы/1 кВ/линза
Хотя диафрагмы на основе полиолефина широко используются в литий-ионных аккумуляторах, они ограничены механическими свойствами, термостойкостью и поверхностной инертностью самого материала, а простые полиолефиновые диафрагмы не могут отвечать требованиям высокой безопасности и высоких эксплуатационных характеристик литий-ионных аккумуляторов. ионные батареи. По этой причине необходима модификация поверхности полиолефиновых диафрагм для улучшения их механических свойств, термостойкости и сродства к электролитам. Одним из наиболее часто используемых методов является физическое покрытие поверхности диафрагмы. Неорганические керамические материалы (рис. 4) характеризуются хорошей термостойкостью, высокой химической стабильностью и наличием полярных функциональных групп на поверхности, улучшающих смачиваемость полиолефиновой диафрагмы электролитом, поэтому их часто используют в качестве частиц с покрытием для повышения термостойкости. и электрохимические свойства диафрагмы. На рис. 5 показана морфология керамической поверхности диафрагмы после покрытия неорганическими керамическими частицами.
Рисунок 4. Керамический порошок оксида алюминия/5KV/BSED
Рисунок 5. Диафрагма с керамическим покрытием/1 кВ/линза
III. Полевой эмиссионный сканирующий электронный микроскоп SEM5000
SEM5000 — это сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией и высоким разрешением, с усовершенствованной конструкцией корпуса, технологией высоковольтного туннелирования и конструкцией магнитного объектива с низкой аберрацией и защитой от утечек, позволяющий получать изображения с высоким разрешением при низком напряжении. Его операционное программное обеспечение оснащено оптической навигацией для оптимизации работы и процесса использования. Пользователи, независимо от того, опытные они или нет, могут быстро приступить к работе и выполнить задачи по съемке в высоком разрешении.
CIQTEK SEM5000 — это сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией, обеспечивающий возможность получения изображений и анализа с высоким разрешением, поддерживаемый множеством функций, преимуществами усовершенствованной конструкции электронно-оптической колонны, технологией туннелирования электронного луча высокого давления (SuperTunnel), низкой аберрацией и отсутствием погружения. объектив, обеспечивает получение изображений с высоким разрешением при низком напряжении, магнитный образец также можно анализировать. Благодаря оптической навигации, автоматизированным функциям, тщательно разработанному пользовательскому интерфейсу взаимодействия человека с компьютером, а также оптимизированному процессу эксплуатации и использования, независимо от того, являетесь ли вы экспертом или нет, вы можете быстро приступить к работе и выполнить работу по визуализации и анализу с высоким разрешением.
Узнать большеСтабильный, универсальный, гибкий и эффективный The CIQTEK SEM4000X является стабильным, универсальным, гибким и эффективным сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией (FE-SEM) . Он достигает разрешения 1,9 нм при 1,0 кВ и легко справляется с задачами визуализации высокого разрешения для различных типов образцов. Его можно модернизировать с помощью режима замедления ультра-луча, чтобы еще больше улучшить разрешение при низком напряжении. Микроскоп использует технологию мультидетектора с электронным детектором в колонке (UD), способным обнаруживать сигналы SE и BSE, обеспечивая при этом высокое разрешение. Электронный детектор, установленный в камере (LD), включает в себя кристаллический сцинтиллятор и фотоумножительные трубки, предлагая более высокую чувствительность и эффективность, что приводит к стереоскопическим изображениям с превосходным качеством. Графический пользовательский интерфейс удобен для пользователя, с функциями автоматизации, такими как автоматическая яркость и контрастность, автофокус, автоматический стигматор и автоматическое выравнивание, что позволяет быстро захватывать изображения сверхвысокого разрешения.
Узнать большеАналитический Шоттки Сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией (FESEM) CIQTEK SEM4000Pro аналитическая модель FE-SEM, оснащенная высокояркой и долговечной полевой электронной пушкой Шоттки. Ее трехступенчатая конструкция электромагнитной линзы обеспечивает значительные преимущества в аналитических приложениях, таких как EDS / EDX, EBSD, WDS и т. д. Модель стандартно поставляется с режимом низкого вакуума и высокопроизводительным низковакуумным вторичным электронным детектором, а также выдвижным детектором обратно рассеянных электронов, что позволяет наблюдать за плохо проводящими или непроводящими образцами.
Узнать большеСканирующая электронная микроскопия сверхвысокого разрешения с полевой эмиссией (FESEM) The CIQTEK SEM5000X представляет собой сверхвысокоразрешающий FESEM с оптимизированной конструкцией электронно-оптической колонны, снижающей общие аберрации на 30%, достигая сверхвысокого разрешения 0,6 нм при 15 кВ и 1,0 нм при 1 кВ. Его высокое разрешение и стабильность делают его выгодным в передовых исследованиях наноструктурных материалов, а также в разработке и производстве высокотехнологичных узловых полупроводниковых ИС-чипов.
Узнать большеВысокое разрешение при низком возбуждении The CIQTEK SEM5000Pro это высокое разрешение Шоттки сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией (FE-SEM) Специализируется на высоком разрешении даже при низком напряжении возбуждения. Использование передовой технологии электронной оптики «Super-Tunnel» обеспечивает свободный от пересечений путь луча и конструкцию электростатическо-электромагнитной составной линзы. Эти достижения снижают эффект пространственной зарядки, минимизируют аберрации линз, повышают разрешение изображений при низком напряжении и достигают разрешения 1,2 нм при 1 кВ, что позволяет напрямую наблюдать непроводящие или полупроводящие образцы, эффективно снижая повреждение образцов от облучения.
Узнать большеВысокопроизводительный и универсальный СЭМ с вольфрамовой нитью Микроскоп The Микроскоп сканирующего электронного микроскопа CIQTEK SEM3200 - это превосходный универсальный сканирующий электронный микроскоп с вольфрамовой нитью (СЭМ) с выдающимися общими возможностями. Его уникальная структура электронной пушки с двойным анодом обеспечивает высокое разрешение и улучшает соотношение сигнал/шум изображения при низких напряжениях возбуждения. Кроме того, он предлагает широкий спектр дополнительных принадлежностей, что делает SEM3200 универсальным аналитическим прибором с превосходной расходуемостью.
Узнать большеВысокоскоростной Полностью автоматизированная полевая эмиссия Сканирующий электронный микроскоп Рабочая станция CIQTEK HEM6000 В оборудовании используются такие технологии, как сверхъяркая электронная пушка с большим током пучка, высокоскоростная система отклонения электронного пучка, высоковольтное торможение предметного столика, динамическая оптическая ось и иммерсионный электромагнитный и электростатический комбинированный объектив, позволяющие достигать высокоскоростного получения изображений, обеспечивая при этом разрешение в наномасштабе. Автоматизированный рабочий процесс предназначен для таких приложений, как более эффективный и интеллектуальный рабочий процесс получения изображений большой площади с высоким разрешением. Скорость получения изображений более чем в пять раз выше, чем у обычного сканирующего электронного микроскопа с полевой эмиссией (FESEM).
Узнать большеСверхвысокое разрешение Сканирующий электронный микроскоп с вольфрамовой нитью The CIQTEK SEM3300 Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) Включает такие технологии, как "супертуннельная" электронная оптика, внутрилинзовые электронные детекторы и электростатические и электромагнитные составные объективные линзы. Применяя эти технологии к микроскопу с вольфрамовой нитью, можно превзойти давний предел разрешения такого СЭМ, что позволяет СЭМ с вольфрамовой нитью выполнять задачи анализа низкого напряжения, которые ранее были достижимы только с помощью полевых эмиссионных СЭМ.
Узнать большеПросвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) 120 кВ 1. Разделенные рабочие пространства: Пользователи работают с TEM в разделенной комнате с комфортом, снижая влияние окружающей среды на TEM. 2. Высокая эксплуатационная эффективность: Специальное программное обеспечение объединяет высокоавтоматизированные процессы, обеспечивая эффективное взаимодействие TEM с мониторингом в реальном времени. 3. Улучшенный опыт эксплуатации: Оборудован автоэмиссионной электронной пушкой с высокоавтоматизированной системой. 4. Высокая расширяемость: Для пользователей зарезервировано достаточное количество интерфейсов для перехода на более высокую конфигурацию, отвечающую разнообразным требованиям приложений.
Узнать больше