巴特诺夫斯琴
Übersicht
Einblicke in die Funktionsweise von Energiespeichermaterialien
Anwendungen im Bereich der Energieerzeugung und -speicherung erfordern einige der komplexesten Materialentwicklungsinitiativen der Gegenwart, um die Ziele hinsichtlich Effizienz und Zuverlässigkeit zu erreichen. Heutzutage werden viele unserer elektronischen Geräte, von Laptops bis hin zu Smartphones, mit wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) betrieben, die bald auch in vielen anderen Bereichen Einzug halten könnten. Dazu gehört, durch die laufende Entwicklung und steigende Verbreitung von Elektrofahrzeugen, auch der Transportsektor. Es werden ständig neue Materialien entwickelt, die die Art und Weise, wie wir Energie gewinnen, übertragen und speichern, verändern.
Die Leistung jeder Batterie, ob in Bezug auf ihre Kapazität, Lebensdauer oder Energiedichte, hängt letztlich von den spezifischen Eigenschaften der Materialien ab, aus denen Anode, Kathode, Elektrolyt und SEI bestehen. Bruker hat eine umfassende Reihe von Charakterisierungstechniken entwickelt, die es Wissenschaftlern ermöglichen, die physikalischen und chemischen Eigenschaften, die Leistung und die Stabilität aller Batteriekomponenten und der vollständig zusammengesetzten Batteriezellen zu verstehen und zu optimieren.
Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie Rasterkraftmikroskopie, FTIR-Spektroskopie, nanomechanische Tests, Röntgendiffraktion, Raman-Mikroskopie, Röntgenmikroskopie und Röntgenspektroskopie Einblicke in die Funktionsweise von Energiespeichermaterialien geben.
In-situ-Charakterisierung
In-situ-Charakterisierung
Untersuchung von gelösten Komponenten und Elektrode
Forscher können in-situ den elektrochemischen Prozess in den gelösten Komponenten und Elektroden eines Labor-Batteriemodellsystems überwachen. Diese Modellsysteme stellen keine fertigen Batterieprodukte dar. Aber man hat die Möglichkeit, die Anoden- und Kathodenmaterialien, die Elektrolytzusammensetzung, die Temperatur usw. während eines programmierten Spannungszyklus aufeinander abzustimmen. Die FTIR-Spektroskopie wird mit der elektrochemischen Reaktion synchronisiert. Als Ergebnis werden IR-Spektren über die Zeit / das Potenzial aufgenommen. Die Kombination von FTIR-Spektroskopie mit Elektrochemie bietet neben der elektrochemischen Reaktion des Experiments auch Einblicke in die molekulare Veränderung und den Reaktionsprozess der untersuchten Moleküle.
Verfolgen des Verhaltens der Batteriezellen während des Zyklus
Während des Ladens/Entladens verändern sich Kathode und Anode jeder Batteriezelle stetig, z. B. durch das Einbringen von Li-Kationen. Mit der Röntgendiffraktion (XRD) können sowohl die wechselnde Phasenzusammensetzung als auch die Entwicklung der Kristallstruktur gleichzeitig verfolgt werden. Dies ermöglicht es den Forschern, neue Energiespeichermaterialien auf atomarer Ebene zu verstehen, die Reaktionen, die während des Zyklus auftreten, zu verfolgen und das Degradationsverhalten zu überwachen, um die Leistung von Batterien zu verbessern.
Unsere Röntgendiffraktometer unterstützen Sie bei Ihrer Erforschung und Entwicklung von Batteriematerialien, von der Ex-situ-Analyse isolierter Kathoden- und Anodenmaterialien bis hin zur In-operando-Untersuchung voll funktionsfähiger Coin- und Pouch-Zellen.
Beobachtung des li dendriten-wachstums in Anitu
Das Wachstum von Lithium-Dendriten ist eines der größten Probleme, das die Sicherheit von Li-Ionen-Batterien betrifft. Die Untersuchung der Anfangsstadien des Dendritenwachstums ist jedoch aufgrund der reaktiven und zerbrechlichen Beschaffenheit von Lithiumverbindungen schwierig, insbesondere wenn das Wachstum an der SEI untersucht wird.
mithilfe der elektrochemischen rasterkraftmikroskopie kann die morphologische entwicklung derelektrodenoberflächeunter unter potenzialkontrolle nachvollzogen werden。diese实验Zeigen Unterschiedliche li- abscheidungen auf graphitfürverschiedene elektrolyte是Ein tieferesverständnisdes Zugrundeliegenden机械学，desdendritenwachstums li-batterienermöglicht中的dendritenwachstums。
前官员
前官员
Untersuchung elektrochemischer Nebenreaktionen durch Laserdesorptions-/Ionisationsbildgebung
In den aufstrebenden Gebieten der elektroorganischen Synthese und Batterieforschung stellen elektrochemische Nebenreaktionen auf der aktiven Oberfläche von Elektroden eine große Herausforderung für Effizienz und Reproduzierbarkeit dar.
häufigwird dieunerwünschte聚合einer oder mehrerer verbindungen auf der aktivenoberflächevon von elektroden beobachtet。Diese Polymere Neigen Dazu是Zu elektrode Zu Adsorbieren，是Zu Einer passivierung der aktivenoberflächeführt，经常是als'elektrodenfouling“ bezeichnet wird。
死massenspektrometrische Bildgebung麻省民主党蒂姆TOF fleX ermöglicht die Identifizierung und die ortsaufgelöste Visualisierung der adsorbierten Nebenprodukte. Daher ermöglicht die timsTOF fleX-basierte Bildgebung die Untersuchung von Elektrodenfouling und liefert wertvolle Einblicke in elektrochemische Reaktionswege.
Erhöhung der Batteriesicherheit
机械师beschädigungen，wie z。B.sprödbruchder elektroden und durchdringung des分隔符，könnenzu einer drastischen freisetzung der gespeicherten energie bis hin zu hin zupatchiebrändenführen。Darüber hinaus stellen das Versagen von Beschichtungen, mechanisch (oder durch Ionen) induzierte Quellung und Versteifung, Spannungen bei der Herstellung sowie mechanische Spannungen und Schäden durch mehrfache Lade-Entlade-Zyklen erhebliche Herausforderungen für die Entwicklung und Integration neuer Geräte dar.Daher ist es sowohl aus sicherheits- auch auch ausleistungsgründennotwendig zu verstehen，wie sichdiesegerätenegunischverhalten，einschließließlichjeder jeder jeder jeder jeder jeder jeder jeder komponente in der der eentsprechendengrechendengröße。
Die Nanomechanischeprüfungvon von Batteriematerialien bietet eine定量charakterisierung neue neue yeue yeyeien and tiefere einblicke einblicke zur zur Zur verbesserung der negrigischen leistung。
在flexiblen Elektroden中的Kohlenstoffanalyse
Batterien Mit Auf LifePo4（LFP）Basierenden Kathoden SindBekanntermaßenSehr Sicher和Weisen Kein Risiko Eines eines Thermischen Durchgehens Auf，Haben Jedoch Eine eine eine geringe geringe eine geringeelektrischeleektrischeleitfähigkeitEine SehrDünneKohlenstoffschichtauf den lfp-partikeln kann dieleitfähigkeitYerbessern。Die Anodischestosilitätvonvon kohlenstoffbeschichteten kathodenmaterialien kann mit raman-spektroskopie untersucht werden，wodurch dieholdogenitätder beschichichtung nachgewieng nachgewiesen werden werden werden werden werden kann。
Alle Komponenten einer Batterie wie Anoden-/Kathodenmaterialien und Elektrolyte können mit einer sehr hohen lateralen Auflösung mittels Raman-Mikrospektroskopie sowohl ex- als auch in -situ analysiert werden. In Batterien wird häufig Kohlenstoff verwendet. Raman-Spektren können zur Unterscheidung seiner Allotrope verwendet werden und liefern weitere Informationen wie die Störstellenkonzentration.
überprüfensie die strukturlelleintemprität和erforschen sie die mikrostruktur von elektroden
Röntgenmikroskopie ermöglicht die zerstörungsfreie Visualisierung der inneren 3D-Struktur von Batterien und Brennstoffzellen. XRM ist daher ein großartiges Werkzeug, um Fehlermechanismen zu verstehen, indem die interne Ausrichtung von Komponenten wie die Elektrodentrennung über die Batterielebensdauer oder in Stresstests überwacht wird.
Die Elektrodenmikrostruktur moderner Hochleistungsbatterien wie Li-Ionen-Batterien beeinflusst wesentliche Eigenschaften wie Zykluslebensdauer und Kapazität maßgeblich. Daher werden viele Anstrengungen unternommen, um die Verarbeitungsparameter sorgfältig zu optimieren, um die beste Akkuleistung herauszukitzeln. XRM als Multiskalen-Analyseverfahren unterstützt die fortschrittliche Batterieforschung, da es die Mikrostruktur der einzelnen Anoden- und Kathodenschichten mit hoher Auflösung aufzeigen kann.
Element-Mapping in Blei-Säure-Batterieelektroden
Blei-Säure-Batterien（Akkumulatoren）SindWiederaufladbareGeräteGeräteZur Speicherung von Elektrischer Energie，Die Durch Elektrochemische Prozesse Erzeesse Erzeugt Wird。Die Batterien Bestehen Aus Elektroden Aus Blei（PB）和Bleidioxid（PBO）2）undverdünnterSchwefelsäure（37％h2所以4）ALS Elektrolyt。Währendder der entladung von blei-säure-batterien bildet sich auf den elektroden sehr fein verteiltes bleisulfat（pbso4）。Dieser Prozess Wird Durch Das DasWiederaufladenRückgängigGemacht。Unter BestimmtenBedingungenKönnenSich Jedoch Auch Auch permanente Ablagerungen auf den Elektroden Bilden。von wds aufgenommeneröntgenelementkartensind理想的zur untersuchung der ant untersun untersun unterriChen verteilung von von von sulfatierungsablagerungengen，die zu einem batchieausfallführen。
