{"id":1540,"date":"2018-04-03T07:59:43","date_gmt":"2018-04-03T07:59:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.mcctcarbide.com\/top-4-lithium-ion-battery-material-testing-technologies\/"},"modified":"2020-05-04T13:31:41","modified_gmt":"2020-05-04T13:31:41","slug":"top-4-lithium-ion-battery-material-testing-technologies","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/top-4-lithium-ion-battery-material-testing-technologies\/","title":{"rendered":"Najlepsze 4 technologie testowania materia\u0142\u00f3w akumulator\u00f3w litowo-jonowych"},"content":{"rendered":"
\n

Baterie litowe s\u0105 szeroko stosowane w produktach elektronicznych i samochodach jako nowe \u017ar\u00f3d\u0142a energii. W ostatnich latach pa\u0144stwo energicznie wspiera\u0142o nowy przemys\u0142 energetyczny, a wiele krajowych i zagranicznych firm i instytut\u00f3w badawczych zwi\u0119kszy\u0142o sw\u00f3j wk\u0142ad i stale poszukiwa\u0142o nowych materia\u0142\u00f3w w celu poprawy r\u00f3\u017cnych aspekt\u00f3w wydajno\u015bci baterii litowych. Materia\u0142y litowo-jonowe i powi\u0105zane zestawy pe\u0142nokom\u00f3rkowe, p\u00f3\u0142kom\u00f3rkowe i akumulatorowe przechodz\u0105 szereg test\u00f3w przed wprowadzeniem do produkcji. Oto podsumowanie kilku popularnych metod testowania materia\u0142\u00f3w litowo-jonowych. Najbardziej intuicyjne obserwacje strukturalne: skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) i transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) Poniewa\u017c skala obserwacji materia\u0142u baterii znajduje si\u0119 w poni\u017cej kilku mikrometr\u00f3w w zakresie od kilkuset nanometr\u00f3w do kilku mikrometr\u00f3w, zwyk\u0142y mikroskop optyczny nie mo\u017ce spe\u0142ni\u0107 wymaga\u0144 w zakresie obserwacji, a do obserwacji materia\u0142u baterii cz\u0119sto stosuje si\u0119 mikroskop elektronowy o wi\u0119kszym powi\u0119kszeniu. Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) jest stosunkowo nowoczesn\u0105 biologi\u0105 kom\u00f3rkow\u0105 narz\u0119dzie badawcze wynalezione w 1965 r. Wykorzystuje g\u0142\u00f3wnie obrazowanie wt\u00f3rnego sygna\u0142u elektronowego do obserwacji morfologii powierzchni pr\u00f3bki, to znaczy przy u\u017cyciu bardzo w\u0105skiej wi\u0105zki elektron\u00f3w do skanowania pr\u00f3bki przez wi\u0105zk\u0119 elektron\u00f3w, a interakcja pr\u00f3bki daje r\u00f3\u017cne efekty, kt\u00f3re s\u0105 g\u0142\u00f3wnie wt\u00f3rn\u0105 emisj\u0105 elektron\u00f3w z pr\u00f3bki. Skaningowa mikroskopia elektronowa pozwala zaobserwowa\u0107 wielko\u015b\u0107 cz\u0105stek i jednorodno\u015b\u0107 materia\u0142\u00f3w litowo-jonowych, a tak\u017ce specjaln\u0105 morfologi\u0119 samych nanomateria\u0142\u00f3w. Nawet obserwuj\u0105c odkszta\u0142cenie materia\u0142\u00f3w podczas cyklu, mo\u017cemy oceni\u0107, czy odpowiednia zdolno\u015b\u0107 do utrzymywania cyklu jest dobra czy z\u0142a. Jak pokazano na rycinie 1b, w\u0142\u00f3kna dwutlenku tytanu maj\u0105 specjaln\u0105 struktur\u0119 sieci, kt\u00f3ra zapewnia dobr\u0105 wydajno\u015b\u0107 elektrochemiczn\u0105. 1: (a) Schemat strukturalny skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM); (b) Fotografie uzyskane podczas bada\u0144 SEM (nanodruty TiO2) 1.1 Zasada skaningowego mikroskopu elektronowego SEM: Jak pokazano na rysunku 1a, SEM polega na bombardowaniu wi\u0105zk\u0105 elektron\u00f3w powierzchni pr\u00f3bki, powoduj\u0105c elektrony wt\u00f3rne, takie jak emisja sygna\u0142u, g\u0142\u00f3wnym zastosowaniem SE i amplifikacja, transmisja informacji przenoszonych przez SE, obrazowanie punkt po punkcie w szeregach czasowych, obrazowanie na prob\u00f3wce 1.2 W\u0142a\u015bciwo\u015bci skaningowego mikroskopu elektronowego: (1) Silny obraz stereoskopowy i mo\u017cliwa do zaobserwowania grubo\u015b\u0107 (2) Przygotowanie pr\u00f3bki jest proste i wi\u0119ksze pr\u00f3bki mo\u017cna obserwowa\u0107 (3) Wy\u017csza rozdzielczo\u015b\u0107, od 30 do 40 A (4) Powi\u0119kszenie mo\u017ce by\u0107 zmieniane w spos\u00f3b ci\u0105g\u0142y od 4 razy do 150 000 (5) Mo\u017ce by\u0107 wyposa\u017cone w akcesoria do analizy ilo\u015bciowej i jako\u015bciowej mikrostrefy 1.3 Obserwacja obiekt\u00f3w: Proszki , granulki i materia\u0142y sypkie mog\u0105 by\u0107 testowane. Nie jest wymagane specjalne traktowanie, z wyj\u0105tkiem tego, \u017ce przed badaniem s\u0105 one suche. S\u0142u\u017cy g\u0142\u00f3wnie do obserwowania morfologii powierzchni pr\u00f3bki, struktury podzielonej powierzchni oraz struktury wewn\u0119trznej powierzchni \u015bwiat\u0142a. Mo\u017ce intuicyjnie odzwierciedla\u0107 konkretny rozmiar i rozk\u0142ad wielko\u015bci cz\u0105stek materia\u0142u. Transmisyjny mikroskop elektronowy TEM Rysunek 2: (a) Schemat strukturalny transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM; (b) Zdj\u0119cie testowe TEM (nanosheet Co3O4) 2.1 Zasada: padaj\u0105ca wi\u0105zka elektron\u00f3w jest u\u017cywana do przej\u015bcia przez pr\u00f3bk\u0119 w celu wytworzenia sygna\u0142u elektronicznego, kt\u00f3ry przenosi przekr\u00f3j pr\u00f3bki. Jest on nast\u0119pnie obrazowany na fluorescencyjnej p\u0142ytce po wzmocnieniu przez wielopoziomow\u0105 soczewk\u0119 magnetyczn\u0105, a ca\u0142y obraz jest ustalany w tym samym czasie. 2.2 Cechy: (1) Cienka pr\u00f3bka, h <1000 \u00c5 (2) P\u0142aski obraz 2D, s\u0142aby efekt stereoskopowy (3) Wysoka rozdzielczo\u015b\u0107, lepsza ni\u017c 2 \u00c5 (4) Przygotowanie z\u0142o\u017conej pr\u00f3bki 2.3 Obserwacja obiekt\u00f3w: Rozproszone w roztworze materia\u0142y w skali nano nale\u017cy przed u\u017cyciem kapa\u0107 na miedzianej siatce, przygotowa\u0107 wcze\u015bniej i przechowywa\u0107 w stanie suchym. G\u0142\u00f3wn\u0105 obserwacj\u0105 jest wewn\u0119trzna ultrastruktura pr\u00f3bki. Transmisyjny mikroskop elektronowy o wysokiej rozdzielczo\u015bci HRTEM mo\u017ce obserwowa\u0107 odpowiedni\u0105 siatk\u0119 i p\u0142aszczyzn\u0119 krystaliczn\u0105 materia\u0142u. Jak pokazano na ryc. 2b, obserwacja p\u0142askiej struktury 2D ma lepszy efekt, przy niskiej jako\u015bci stereoskopowej w stosunku do SEM, ale przy wy\u017cszej rozdzielczo\u015bci mo\u017cna zaobserwowa\u0107 bardziej subtelne cz\u0119\u015bci, a specjalny HRTEM mo\u017ce nawet obserwowa\u0107 powierzchni\u0119 kryszta\u0142u materia\u0142u i informacje o sieci 3. Test struktury krystalicznej materia\u0142u: (XRD) Technologia dyfrakcji rentgenowskiej Technologia dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Poprzez dyfrakcj\u0119 rentgenowsk\u0105 materia\u0142u, analiz\u0119 jego wzoru dyfrakcyjnego, w celu uzyskania sk\u0142adu materia\u0142u, atomu wewn\u0119trznego lub struktury molekularnej lub morfologii materia\u0142u i innych metod badawczych. Analiza dyfrakcji rentgenowskiej jest g\u0142\u00f3wn\u0105 metod\u0105 badania fazy i struktury krystalicznej substancji. Gdy substancja (krystaliczna lub niekrystaliczna) jest poddawana analizie dyfrakcyjnej, substancja jest na\u015bwietlana promieniami rentgenowskimi w celu uzyskania r\u00f3\u017cnych stopni dyfrakcji. Sk\u0142ad, posta\u0107 krystaliczna, wi\u0105zanie wewn\u0105trzcz\u0105steczkowe, konfiguracja molekularna i konformacja determinuj\u0105 wytwarzanie substancji. Unikalny wz\u00f3r dyfrakcji. Metoda dyfrakcji rentgenowskiej ma t\u0119 zalet\u0119, \u017ce nie uszkadza pr\u00f3bki, nie powoduje zanieczyszczenia, szybko\u015bci, wysokiej dok\u0142adno\u015bci pomiaru i du\u017cej ilo\u015bci informacji o integralno\u015bci kryszta\u0142u. Dlatego te\u017c analiza dyfrakcyjna promieniowania rentgenowskiego jako nowoczesna naukowa metoda analizy struktury i sk\u0142adu materia\u0142u jest szeroko stosowana w badaniach i produkcji r\u00f3\u017cnych dyscyplin. Rysunek 3: (a) Widmo XRD materia\u0142u litowo-jonowego; (b) Zasada budowy dyfraktometru rentgenowskiego 3.1 Zasada XRD: Gdy dyfrakcja rentgenowska jest rzutowana na kryszta\u0142 jako fala elektromagnetyczna, b\u0119dzie rozpraszana przez atomy w krysztale. Fale rozproszone s\u0105 emitowane ze \u015brodka atomu. Fale rozproszone emitowane ze \u015brodka ka\u017cdego atomu przypominaj\u0105 \u017ar\u00f3d\u0142ow\u0105 fal\u0119 sferyczn\u0105. Poniewa\u017c atomy s\u0105 rozmieszczone okresowo w krysztale, istnieje sta\u0142a zale\u017cno\u015b\u0107 fazowa mi\u0119dzy tymi rozproszonymi falami sferycznymi, co spowoduje, \u017ce fale sferyczne w niekt\u00f3rych kierunkach rozpraszania wzmocni\u0105 si\u0119 nawzajem i zlikwiduj\u0105 si\u0119 w niekt\u00f3rych kierunkach, co spowoduje zjawiska dyfrakcji. U\u0142o\u017cenie atom\u00f3w w ka\u017cdym krysztale jest unikalne, wi\u0119c odpowiedni wz\u00f3r dyfrakcyjny jest unikalny, podobny do odcisk\u00f3w palc\u00f3w u ludzi, dzi\u0119ki czemu mo\u017cna przeprowadzi\u0107 analiz\u0119 faz. Spo\u015br\u00f3d nich rozk\u0142ad linii dyfrakcyjnych we wzorze dyfrakcyjnym zale\u017cy od wielko\u015bci, kszta\u0142tu i orientacji kom\u00f3rki elementarnej. Intensywno\u015b\u0107 linii dyfrakcyjnych zale\u017cy od rodzaju atom\u00f3w i ich pozycji w kom\u00f3rce elementarnej. Stosuj\u0105c r\u00f3wnanie Bragga: 2dsin\u03b8 = n\u03bb, mo\u017cemy uzyska\u0107 promienie rentgenowskie wzbudzane przez r\u00f3\u017cne materia\u0142y przy u\u017cyciu sta\u0142ych cel\u00f3w do generowania charakterystycznych sygna\u0142\u00f3w pod specjalnymi k\u0105tami \u03b8, tj. Charakterystycznymi pikami zaznaczonymi na karcie PDF. 3.2 Funkcje testowe XRD: Dyfraktometr XRD ma szerokie zastosowanie i jest zwykle u\u017cywany do pomiaru proszku, monokrystalicznych lub polikrystalicznych materia\u0142\u00f3w sypkich, i ma zalety szybkiego wykrywania, prostej obs\u0142ugi i wygodnego przetwarzania danych. Jest to standardowy produkt sumienia. Nie tylko mo\u017ce by\u0107 stosowany do wykrywania materia\u0142\u00f3w litowych, wi\u0119kszo\u015b\u0107 materia\u0142\u00f3w krystalicznych mo\u017ce wykorzystywa\u0107 XRD do testowania swojej specyficznej postaci krystalicznej. Rycina 3a pokazuje widmo XRD odpowiadaj\u0105ce materia\u0142owi litowo-jonowemu Co3O4. Informacja o p\u0142aszczy\u017anie kryszta\u0142u materia\u0142u jest zaznaczona na rysunku zgodnie z odpowiedni\u0105 kart\u0105 PDF. Pik krystalizacji odpowiedniego czarnego materia\u0142u blokowego na tej figurze jest w\u0105ski i bardzo widoczny, co wskazuje, \u017ce jego krystaliczno\u015b\u0107 jest bardzo dobra.3.3 Wymagania dotycz\u0105ce obiektu testowego i przygotowania pr\u00f3bki: Pr\u00f3bki proszku lub pr\u00f3bki p\u0142askie o g\u0142adkiej powierzchni. Pr\u00f3bki proszku wymagaj\u0105 szlifowania, sp\u0142aszczenia powierzchni pr\u00f3bki, co zmniejsza efekt napr\u0119\u017cenia mierzonej pr\u00f3bki. Wydajno\u015b\u0107 elektrochemiczna (CV) Cykliczna woltamperometria oraz cykliczne \u0142adowanie i roz\u0142adowywanie Materia\u0142y na baterie litowe nale\u017c\u0105 do zakresu elektrochemicznego, dlatego niezb\u0119dna jest odpowiednia seria test\u00f3w elektrochemicznych. Test CV: powszechnie stosowana metoda bada\u0144 elektrochemicznych. Metoda kontroluje potencja\u0142 elektrody z r\u00f3\u017cnymi pr\u0119dko\u015bciami i wielokrotnie skanuje z tr\u00f3jk\u0105tn\u0105 fal\u0105 jeden lub wi\u0119cej razy w czasie. Zakres potencja\u0142u polega na naprzemiennym generowaniu r\u00f3\u017cnych reakcji redukcji i utleniania na elektrodzie i rejestrowaniu krzywej pr\u0105d-potencja\u0142. W zale\u017cno\u015bci od kszta\u0142tu krzywej mo\u017cna oceni\u0107 stopie\u0144 odwracalno\u015bci reakcji elektrody, mo\u017cliwo\u015b\u0107 adsorpcji granicy po\u015bredniej lub granicy faz lub utworzenia nowej fazy oraz charakter reakcji chemicznej sprz\u0119gania. Powszechnie stosowane do pomiaru parametr\u00f3w reakcji elektrody, okre\u015blania etap\u00f3w kontroli i mechanizmu reakcji oraz obserwowania, jaka reakcja mo\u017ce wyst\u0105pi\u0107 w ca\u0142ym potencjalnym zakresie skanowania i jak ich natura. W przypadku nowego uk\u0142adu elektrochemicznego preferowan\u0105 metod\u0105 bada\u0144 jest cz\u0119sto woltamperometria cykliczna, kt\u00f3r\u0105 mo\u017cna nazwa\u0107 \u201espektroskopi\u0105 elektrochemiczn\u0105\u201d. Opr\u00f3cz stosowania elektrod rt\u0119ciowych w tej metodzie mo\u017cna tak\u017ce stosowa\u0107 mikroelektrody z platyny, z\u0142ota, w\u0119gla szklistego, w\u0142\u00f3kna w\u0119glowego i elektrody modyfikowane chemicznie. Woltamperometria cykliczna jest przydatn\u0105 metod\u0105 elektrochemiczn\u0105 do badania natury, mechanizmu i parametr\u00f3w kinetycznych proces\u00f3w elektrodowych . W przypadku nowego uk\u0142adu elektrochemicznego preferowan\u0105 metod\u0105 bada\u0144 jest cz\u0119sto woltamperometria cykliczna. Ze wzgl\u0119du na du\u017c\u0105 liczb\u0119 dotkni\u0119tych czynnik\u00f3w metoda ta jest og\u00f3lnie stosowana do analizy jako\u015bciowej i rzadko jest u\u017cywana do analizy ilo\u015bciowej. Rysunek 4: (a) Schemat cyklu CV elektrody odwracalnej; (b) Test cyklu \u0142adowania i roz\u0142adowywania akumulatora przy sta\u0142ym pr\u0105dzie Test \u0142adowania cyklicznego \u0142adowania i roz\u0142adowywania: Po zamontowaniu baterii litowej w odpowiednim akumulatorze konieczne jest na\u0142adowanie i roz\u0142adowanie w celu przetestowania wydajno\u015bci cyklu. Proces \u0142adowania-roz\u0142adowania cz\u0119sto wykorzystuje galwanostatyczn\u0105 metod\u0119 roz\u0142adowania \u0142adunku, roz\u0142adowuje i \u0142aduje przy sta\u0142ej g\u0119sto\u015bci pr\u0105du, ogranicza napi\u0119cie lub specyficzne warunki wydajno\u015bci i przeprowadza testy cyklu. Istniej\u0105 dwa rodzaje tester\u00f3w powszechnie stosowanych w laboratoriach: Wuhan Blue Power i Shenzhen Xinwei. Po skonfigurowaniu prostego programu mo\u017cna przetestowa\u0107 wydajno\u015b\u0107 cyklu akumulatora. Rysunek 4b jest schematem cyklu grupy akumulator\u00f3w litowo-zmontowanych. Widzimy, \u017ce czarny materia\u0142 sypki mo\u017ce kr\u0105\u017cy\u0107 w 60 kr\u0119gach, a czerwony materia\u0142 NS mo\u017ce kr\u0105\u017cy\u0107 w 150 kr\u0119gach. Podsumowanie: Istnieje wiele technik testowania materia\u0142\u00f3w na baterie litowe. Najcz\u0119stsze z nich to wy\u017cej wspomniane testy SEM, TEM, XRD, CV i cykliczne. Istniej\u0105 r\u00f3wnie\u017c spektroskopia ramanowska (Raman), spektroskopia w podczerwieni (FTIR), spektroskopia fotoelektron\u00f3w rentgenowskich (XPS) i analiza widma energetycznego (EDS) zamocowa\u0144 mikroskopu elektronowego, spektroskopia strat energii elektronowej (EELS) w celu okre\u015blenia wielko\u015bci cz\u0105stek materia\u0142u i porowato\u015b\u0107. Szybko\u015b\u0107 testu powierzchni BET. W niekt\u00f3rych przypadkach mo\u017cna zastosowa\u0107 nawet dyfrakcj\u0119 neutronow\u0105 i spektroskopi\u0119 absorpcyjn\u0105 (XAFS). W ci\u0105gu ostatnich 30 lat przemys\u0142 akumulator\u00f3w litowych rozwija\u0142 si\u0119 szybko i stopniowo zast\u0119powa\u0142 tradycyjne paliwa, takie jak w\u0119giel i ropa naftowa, do stosowania w motoryzacji i innych urz\u0105dzeniach energetycznych. Opracowane wraz z nim metody charakteryzacji i detekcji w dalszym ci\u0105gu poprawiaj\u0105 i promuj\u0105 post\u0119p w dziedzinie baterii litowych.
\n\u0179r\u00f3d\u0142o: Carbide Meeyou<\/p>\n<\/div>\n

<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Lithium batteries are widely used in electronic products and automobiles as new energy sources. In recent years, the state has vigorously supported the new energy industry, and many domestic and foreign companies and research institutes have increased their input and continuously researched new materials to improve various aspects of lithium battery performance. Lithium-ion materials and…<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":1541,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[92],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1540"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1540"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1540\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1540"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1540"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1540"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}