Приложения

Натрий-ионные аккумуляторы (SIB) привлекают внимание как экономически эффективная альтернатива литий-ионным аккумуляторам благодаря высокому содержанию натрия в земной коре (2,6% против 0,0065% для лития). Несмотря на это, SIB все еще отстают по плотности энергии, что подчеркивает необходимость в электродных материалах с высокой емкостью. Твердый углерод является сильным кандидатом на использование анодов SIB благодаря своему низкому потенциалу накопления натрия и высокой емкости. Однако такие факторы, как распределение микродоменов графита, закрытые поры и концентрация дефектов, существенно влияют на начальную кулоновскую эффективность (ICE) и стабильность. Стратегии модификации имеют ограничения. Легирование гетероатомами может повысить емкость, но снизить ICE. Традиционный метод CVD способствует формированию закрытых пор, но его недостатком являются медленное разложение метана, длительные циклы и накопление дефектов. Команда профессора Янь Юй из Китайского университета науки и технологий (USTC) использовали Сканирующий электронный микроскоп CIQTEK (СЭМ) для исследования морфологии различных твёрдых углеродных материалов. Группа разработала метод химического осаждения из газовой фазы (CVD) с использованием катализатора, способствующий разложению CH₄ и регулированию микроструктуры твёрдого углерода. Катализаторы на основе переходных металлов, такие как Fe, Co и Ni, эффективно снижают энергетический барьер разложения CH₄, тем самым повышая эффективность и сокращая время осаждения. Однако Co и Ni, как правило, вызывали чрезмерную графитизацию осажденного углерода, образуя вытянутые графитоподобные структуры как в поперечном, так и в толщинном направлениях, что затрудняло накопление и транспорт ионов натрия. В противоположность этому, Fe способствовало правильной перегруппировке углерода, что приводило к оптимизации микроструктуры с меньшим количеством дефектов и хорошо развитыми графитовыми доменами. Эта оптимизация снижала необратимое накопление натрия, повышала начальную кулоновскую эффективность (ICE) и увеличивала доступность обратимых центров накопления Na⁺. В результате оптимизированный образец твердого углерода (HC-2) достиг впечатляющей обратимой емкости 457 мАч г⁻¹ и высокого значения ICE 90,6%. Более того, рентгеновская дифракция in situ и рамановская спектроскопия in situ подтвердили механизм хранения натрия, основанный на адсорбции, интеркаляции и заполнении пор. Исследование было опубликовано в журнале Современные функциональные материалы под названием: Технология химического осаждения из паровой фазы с использованием катализатора для получения твердого углерода с большим количеством закрытых пор для высокопроизводительных натрий-ионных аккумуляторов. Как показано на рисунке 1а, твёрдый углерод был синтезирован методом химического осаждения из газовой фазы (CVD) с использованием каталитически активного вещества, используя коммерческий пористый углерод в качестве прекурсора и метан (CH₄) в качестве исходного газа. На рисунке 1d показан...

Команда профессора Ян Ю в USTC использовала the CIQTEK СконсервированиеЭлектронМмикроскоп СЭМ3200 для изучения морфологии после циклирования. Разработан аморфный углерод с контролируемыми дефектами в качестве материала-кандидата для искусственного слоя интерфейса, уравновешивающего калиефильность и каталитическую активность. Исследовательская группа подготовила серию углеродных материалов с различной степенью дефектов (обозначенных как SC-X, где X представляет собой температуру карбонизации) путем регулирования температуры карбонизации. Исследование показало, что SC-800 с чрезмерным количеством дефектов вызывал существенное разложение электролита, что приводило к неравномерной пленке SEI и сокращению срока службы цикла. SC-2300 с наименьшим количеством дефектов имел недостаточное сродство к калию и легко индуцировал рост дендритов калия. SC-1600, который обладал локально упорядоченным углеродным слоем, демонстрировал оптимизированную структуру дефектов, достигая наилучшего баланса между калийфильностью и каталитической активностью. Он мог регулировать разложение электролита и образовывать плотную и однородную пленку SEI. Экспериментальные результаты показали, что SC-1600@K демонстрирует долговременную циклическую стабильность до 2000 часов при плотности тока 0,5 мА см-2 и емкостью 0,5 мАч см-2. Даже при более высокой плотности тока (1 мА см-2) и емкость (1 мАч см-2), он сохранил превосходные электрохимические характеристики со стабильными циклами, превышающими 1300 часов. При тестировании полного элемента в сочетании с положительным электродом PTCDA он сохранил 78% емкости после 1500 циклов при плотности тока 1 А/г, продемонстрировав выдающуюся стабильность цикла. Это исследование под названием«Балансировка калийфильности и каталитической активности искусственного интерфейсного слоя для бездендритных натрий/калий-металлических батарей»,был опубликован вПродвинутые материалы.Рисунок 1:Представлены результаты анализа микроструктуры образцов углерода (SC-800, SC-1600 и SC-2300), приготовленных при различных температурах карбонизации. С помощью таких методов, как рентгеновская дифракция (XRD), спектроскопия Рамана, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) и широкоугольное рентгеновское рассеяние (WAXS), были проанализированы кристаллическая структура, уровень дефектов и легирование кислородом и азотом этих образцов. Результаты показали, что с повышением температуры карбонизации дефекты в углеродных материалах постепенно уменьшались, а кристаллическая структура становилась более упорядоченной. Рисунок 2:Распределение плотности тока во время роста металлического калия на различных композитных отрицательных электродах было проанализировано с помощью моделирования методом конечных элементов. Результаты моделирования показали, что композитный электрод SC-1600@K продемонстрировал равномерное распределение тока во время осаждения калия, что помогло эффективно подавить рост дендритов. Кроме того, модуль Юнга слоя SEI был измерен с помощью атомно-сил...

Высокоэффективная литий-медная фольга является одним из ключевых материалов для литий-ионных аккумуляторов и тесно связана с производительностью аккумулятора. С ростом спроса на более высокую емкость, более высокую плотность и более быструю зарядку электронных устройств и транспортных средств на новых источниках энергии требования к материалам для аккумуляторов также возросли. Для достижения более высоких характеристик батареи необходимо улучшить общие технические показатели литий-медной фольги, включая качество ее поверхности, физические свойства, стабильность и однородность. Анализ микроструктуры с использованием метода сканирующего электронного микроскопа-EBSD В материаловедении состав и микроструктура определяют механические свойства. Сканирующий электронный микроскоп(SEM) — широко используемый научный инструмент для определения характеристик поверхности материалов, позволяющий наблюдать морфологию поверхности медной фольги и распределение зерен. Кроме того, дифракция обратного рассеяния электронов (EBSD) является широко используемым методом определения характеристик для анализа микроструктуры металлических материалов. Настроив EBSD-детектор на автоэмиссионном сканирующем электронном микроскопе, исследователи могут установить взаимосвязь между обработкой, микроструктурой и механическими свойствами. На рисунке ниже показана морфология поверхности электролитической медной фольги, снятая с помощью CIQTEK автоэмиссионного SEM5000 Гладкая поверхность медной фольги/2кВ/ETD Матовая поверхность медной фольгиe/2kV/ETD Когда поверхность образца достаточно плоская, контрастное изображение электронного канала (ECCI) можно получить с помощью детектора обратного рассеяния SEM. Эффект каналирования электронов означает значительное уменьшение отражения электронов от точек кристаллической решетки, когда падающий электронный луч удовлетворяет условию дифракции Брэгга, что позволяет многим электронам проникать в решетку и проявлять эффект «каналирования». Следовательно, для полированных плоских поликристаллических материалов интенсивность обратного рассеяния электронов зависит от относительной ориентации падающего электронного пучка и плоскостей кристалла. Зерна с большей разориентацией будут давать более сильные сигналы обратно рассеянных электронов и более высокий контраст, что позволит качественно определить распределение ориентации зерен с помощью ECCI. Преимущество ECCI заключается в возможности наблюдать большую площадь поверхности образца. Таким образом, перед получением EBSD изображение ECCI можно использовать для быстрой макроскопической характеристики микроструктуры на поверхности образца, включая наблюдение размера зерна, кристаллографической ориентации, зон деформации и т. д. Затем технология EBSD может использоваться для установки соответствующей области сканирования. и размер шага для калибровки кристаллографической ориентации в интересующих областях. Комбинация EBSD и ECCI полностью использует преимущества методов визуализации кристаллографическо...

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. Диафр...

В январе 2022 года система долотных долотных измерений CatLiD-I 675, предоставленная CIQTEK-QOILTECH, успешно заработала скважину на газовом месторождении Линьсинчжун, расположенном в месте перехода между склоном Ишаан и изгибно-складчатой ​​зоной Цзиньси в Ордосе. Бассейн, который хорошо известен связанным сторонам. Литология кровли и низа пласта целевого слоя этой скважины представлена ​​преимущественно аргиллитами и углистыми аргиллитами. Угольный пласт заглублен на большую глубину, а справочных данных по окружающим скважинам меньше. Участок угольного пласта подвержен обрушениям стенки и утечкам из скважины, бурению с прихватом в скважине, подземному бурению и другим сложным авариям. Кроме того, корректировка уклона скважины большая из-за опережения посадки. Долото CIQTEK-QOILTECH CatLiD-I 675 было поднято с высоты 2208 м, и кривая повторных испытаний совпала с показаниями верхних приборов, предоставив данные для руководства и определения точной точки приземления.     При посадке за счет продвижения угольного пласта траектория идет вниз к подошве угольного пласта, а гамма-кривая ближнего долота измеряет полную картину кривой угольного пласта сверху вниз, что обеспечивает основу для последующей оценки положения траектории скважины внутри угольного пласта. Изменение гамма-кривой ближнего долота при бурении очевидно с высоким разрешением и точно определяет положение внутри и снаружи угольного пласта, а также внутри угольного пласта. Точное изменение величины пустой породы в угольном пласте позволяет эффективно определять местоположение траектории, что повышает скорость бурения и плавность траектории скважины.   &nbs