Fortgeschrittene Charakterisierung von Batterie-Aktivmaterialien
Graphit- und Lithiummetalloxidpartikel sind typische Grundbestandteile von Lithium-Ionen-Batterieelektroden. Das Verständnis der geometrischen Eigenschaften sowie der chemischen und strukturellen Zusammensetzung dieser aktiven Materialien ist für eine optimale Batterieleistung von entscheidender Bedeutung. Eine konsistente Charakterisierung der aktiven Batteriematerialien während der Produktion gewährleistet eine gleichbleibende Qualität der Batteriezellen.
Die hochauflösende REM-Beobachtung ist ein leistungsfähiges Werkzeug für die Charakterisierung von aktiven Batteriematerialien in Form von Partikeln. Sie offenbart ihre wesentlichen Eigenschaften wie Größe, Form und Defekte. In diesem Abschnitt stellen wir die schnelle Datenerfassung, Bildsegmentierung und anschließende Verarbeitung vor, um Einblicke in die Abmessungen von NMC-Partikeln zu gewinnen.
Porositätsanalyse in Batteriekomponenten
Die Porosität von Materialien ist ein entscheidender Faktor bei der Charakterisierung von Elektroden und Separatoren als Batteriekomponenten. Sie ist das Verhältnis von Hohlraumvolumen zum Gesamtvolumen und spielt eine wichtige Rolle für die Leistung von Batteriezellen. Die Porosität und die Vernetzung der Poren in der Elektrode beeinflussen Faktoren wie Energiedichte und Lithiummobilität. Eine ausgewogene Elektrodenporosität minimiert unnötiges Gewicht und Kosten durch überschüssigen Elektrolyt. Die Porosität des Separators wirkt sich auf die mechanische Stabilität aus und ist für die Lithiumbewegung während des Zyklus von entscheidender Bedeutung.
Zur umfassenden Charakterisierung der Porosität von Batteriekomponenten wird die REM-Beobachtung in Kombination mit der Bildsegmentierung eingesetzt. Für eine noch detailliertere Analyse wird die 3D-FIB-SEM-Tomographie oder Röntgenmikrotomographie zur Untersuchung der Volumenporosität eingesetzt.
Erkennung von Elektroden-Delamination und Festkörperelektrolyt-Rissen
Delamination und Rissbildung in Batteriematerialien entstehen durch Produktions- oder Zyklusprozesse und können die Lebensdauer und Kapazität von Batterien beeinträchtigen. Delaminierung ist oft die Folge einer schwachen Haftung zwischen Elektrode und Stromabnehmer, während Risse in Festkörperelektrolyten auf Volumenänderungen während des Zyklus zurückzuführen sind.
Unser FIB-SEM-System bietet einen detaillierten Einblick in Delaminierung und Rissbildung und ermöglicht eine präzise Charakterisierung von Batteriekomponenten. Dieses System kann Bereiche mit diesen Defekten durch hochauflösende REM-Beobachtung identifizieren.
Identifizierung chemischer Verunreinigungen in aktiven Batteriematerialien und -komponenten
Das Vorhandensein chemischer Verunreinigungen kann die Lebensdauer und Leistung von Batterien teilweise beeinträchtigen. Diese Verunreinigungen, die aus der Produktion oder der Verarbeitung von Rohstoffen stammen, können parasitäre chemische Reaktionen, Korrosion, eine Verschlechterung des Batteriematerials und einen Verlust des Lithiuminventars verursachen.
Zur genauen Charakterisierung aktiver Batteriematerialien und -komponenten werden REM-Beobachtung und EDS-Elementar- und/oder ToF-SIMS-Chemikalienkartierung eingesetzt, um diese Verunreinigungen und ihre Auswirkungen auf die Verschlechterung des Batteriematerials zu ermitteln und zu analysieren.
Lernen Sie unsere Lösungen für die eingehende Charakterisierung von
aktiven Batteriematerialien und -komponenten kennen.
