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 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 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 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 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 больше