ZEISS GeminiSEM

Hiệu suất của các vật liệu chức năng và các thiết bị tiên tiến như pin, pin mặt trời và pin nhiên liệu phụ thuộc vào cấu trúc vi mô của vật liệu được sử dụng. Để các vật liệu tổng hợp này mang lại hiệu suất mong muốn, cần có sự tương tác giữa nhiều vật liệu khác nhau.

Trọng tâm ở đây là các vật liệu niken, mangan và coban. Loại pin này được gọi là Li-NMC, LNMC, NMC hoặc NCM. Các ký hiệu NCM 111, 523, v.v. chỉ ra tỷ lệ thành phần tương ứng của niken, coban và mangan. Ví dụ thể hiện mặt cắt của pin lithium-ion có cực âm làm bằng NCM 111. Việc sạc và xả pin lithium-ion dẫn đến những thay đổi trong cấu trúc vi mô. Các vết nứt xảy ra, làm tăng diện tích bề mặt của lớp SEI. Điều này làm giảm hiệu suất của pin.

Sử dụng kính hiển vi điện tử, chúng ta có thể thấy rằng có sự khác biệt về cấu trúc giữa các biến thể NCM khi các yếu tố sản xuất khác về cơ bản được tính đến. Khi quan sát trong mặt cắt ngang, các hạt sơ cấp của 811 nhỏ hơn nhiều so với các hạt của 532 hoặc 111. Độ tương phản vật liệu tốt của cấu trúc hạt phụ chỉ có thể nhìn thấy qua tính năng độc đáo của kính hiển vi điện tử ZEISS – đầu dò tán xạ ngược chọn lọc năng lượng (EsB).

Thành phần tốt hơn của chất điện phân có thể làm giảm sự mài mòn vật lý của vật liệu catot. Với các quy trình hóa học tốt hơn, có thể sản xuất vật liệu catốt với các hạt tinh thể lớn hơn.

Mặt cắt ngang đầy đủ các lớp của pin lithium ion: Bản đồ EDS (O, Al, F, Si và C). Có thể sử dụng phổ tán xạ năng lượng (EDS) để xác định thành phần nguyên tố của các vật thể đang được nghiên cứu trong kính hiển vi.

Hình ảnh này xác nhận hàm lượng flo dư cao ở phía cực âm, như mong đợi trong một mẫu đã lão hóa. Flo được tìm thấy trong chất điện phân và tham gia hình thành các lớp giao diện điện phân rắn SEI, các lớp này sẽ tăng lên khi pin lão hóa. Lớp ngăn cách boehmite cho thấy tồn tại nguyên tố nhôm và oxy, như mong đợi. Carbon được sử dụng như một chất dẫn điện trong chất kết dính. Vì polyme của lớp ngăn cách là một hydrocacbon, điều này có nghĩa là có thể thấy cacbon ở khắp nơi trong pin.

Kích thước và sự phân bố hạt có liên quan trực tiếp đến đặc tính vật liệu. Định lượng cấu trúc tinh thể của vật liệu theo tiêu chuẩn quốc tế. Bạn có thể mô tả các mẫu của mình bằng ba phương pháp đánh giá:

• Phương pháp lập bản đồ phẳng để tái tạo tự động các ranh giới hạt trong vật liệu
• Phương pháp chặn với nhiều lưới đo khác nhau để phát hiện và đếm tương tác các giao lộ ranh giới hạt
• Phương pháp so sánh để đánh giá hình ảnh thủ công với sơ đồ so sánh
  

Phần mềm ZEISS ZEN Intellesis sử dụng các thuật toán học máy và một mô hình được đào tạo trước để nhận ra các ranh giới hạt và pha lạ. Một cú nhấp chuột và bạn có thể chọn mô hình phân đoạn phiên bản và các lớp vật liệu được phân đoạn.

Chế độ xem kết quả chứa tất cả hình ảnh và kết quả phân tích được thực hiện. Các hình ảnh gốc cũng được hiển thị. Bạn có thể xem tất cả các kết quả phân tích ở chế độ xem bảng rõ ràng cũng như trong biểu đồ cột cho phân bố kích thước hạt.