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RX Solutions丨纳米级工业CT在电池产业全新应用(下)
发布者:admin  点击:585 发布时间:2022-1-11
      以下结果摘自第一个循环期间在电池上进行的原位实验。在循环期间进行了一系列18次工业CT扫描。以下部分对应于第一次充放电循环的5个阶段。
      1电极膨胀
      在初始状态下进行的第一次切割显示出很少的孔隙和电解质的存在。随着充电的进行,排气产生的孔隙数量增加,从而增加了电极的体积:因此,我们可以在垂直截面(线的上方)看到红色虚线升高,这是分离电极的分界线。
所有测量获得的曲线表明,厚度的增加是相对线性的,在充电结束时达到60%(红色曲线)。另一方面,放电过程中的收缩不是完全的:20%的不可逆膨胀仍然存在。在整个实验过程中,由于三维体积可观测,我们可以量化样品在三个方向上的膨胀。
      2锂化
      前三次采集(第1列至第3列)也显示硅颗粒的灰度值降低。这与它们的化学演化直接相关:锂化现象将硅转化为锂化硅,对X射线的吸收率降低了3倍。这样的话,在电池充电过程中,我们可以通过观测灰度值的变化直接观察到锂离子与硅的结合情况。
      图片为里昂MATEIS实验室的EasyTom 160工业CT原位试验中获得的断层切片。第一行:单元格的垂直剖面。虚线位于电极和分离器之间的界面。第二行:电极的水平界面。从左到右:电池的第一个循环放电,约为充电的0%、5%和100%,放电的50%和100%。
      在循环结束时获得的切片上,观察到与初始状态相比,硅颗粒的灰度值明显变低,这证实了化学现象的完全不可逆性。
      3裂缝
      人们也想同时观测硅和其余基体之间的分层情况,但目前原位图像的质量不足以量化这些信息。为了评估这一方面,在工业CT上重新进行非原位数据采集会是一个很有意思的课题。事实上,电池中存在的溶液减少了相位对比现象,尽管目前实验室设备性能可能不足,但仍可能观测到这些细节。
      实验室微米级断层扫描仪器已经被验证可用于微观结构分析,比如分析硅电极锂离子电池中的材料变化,或是用于惰性样品的非原位分析和原位实验。因此,可以更进一步,使用EasyTom 160量化电极中硅的三维分布,并在一个循环中观察一系列劣化现象。
      EasyTom 160纳米级工业CT设备,使实验室和研究中心在受到原有设备性能的限制时,能够大幅提高工作效率。
      本公司主营项目:测量仪器,轴类测量仪,光学轴类测量仪,vicivision,工业CT,无损检测,3D扫描,光学三坐标,X射线三维成像。
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