Baterias

Há pesquisas implacáveis na indústria da bateria visando o desenvolvimento de sistemas de armazenamento de energia no futuro, uma tarefa que continua a ser um dos desafios tecnológicos cruciais. Para este efeito, uma série de análises e a caracterização do efeito da reação nos eletrodos, que ocorrem especialmente em suas regiões de superfície e de interface são essenciais. Isto requer técnicas analíticas capazes de diferenciar estados químicos com alta sensibilidade e alta resolução espacial.
 
Isto tem levado a extensas investigações sobre baterias Li-íon uma vez que estas estão previstas como base de fontes secundárias de alta densidade de energia para veículos elétricos e dispositivos de armazenamento para a rede elétrica inteligente. Características de desempenho vital de baterias de íons de lítio, tais como o ciclo de vida, resistência interna e capacidade, estão diretamente relacionadas com a microestrutura dos eletrodos. A interface de eletrólito sólido (SEI) tem provado ser crucial no aumento do desempenho e na vida útil das baterias de lítio-íon. Torna-se, portanto, necessário compreender totalmente os mecanismos e as reações que levam à formação de camadas SEI sobre os eletrodos em baterias Li-íon.
  • Para este fim, TESCAN oferece uma exclusiva integração do MEV-FIB com um espectrômetro TOF-SIMS, a qual permite aos cientistas que trabalham na indústria da bateria, realizar análises de superfície de alta resolução tais como perfis de profundidade e mapas de distribuição elementar para auxiliar na compreensão de SEIs em baterias Li-íon.
  • Além disso, LYRA3 ou FERA3 podem ser utilizados para implementar tomografias FIB para reconstruir a evolução da estrutura 3D de eletrodos da bateria Li-íon durante o ciclo prolongado.
  • O software Tomografia avançada 3D combina a imagem 3D com sinais microanalíticos que tornam possíveis as análises 3D EDS e 3D EBSD.
  • Imagens de alta resolução revelam informações microestruturais ao nível da estrutura compósita, consistindo em micropartículas esféricas do material ativo mantendo unido por uma matriz de polímero.
Baterias
Reconstruções MEV-FIB 3D de eletrodos em diferentes fases Do ciclo: em termos de partículas ativas (esquerda), porosidade com carbono - em preto - e todos os outros materiais não-ativos (centro) e da interface entre as fases (à direita). Cortesia do Dr. Bohang Song, da Universidade de Oxford.

Nota de Aplicações Relacionadas

Multi-Modal FIB-SEM Analysis of Li-Ion Batteries
Lithium ion batteries are a leading energy storage technology for electronic portable devices and hybrid electric vehicles. Simultaneous characterization of the structure, chemical composition and elemental distribution in Li-ion battery materials can reveal the relationship between Li-ion transport, structural effects (phase transformation, internal stress), and battery performance and its degradation.
pdf – 1,6 MB
FIB cross-section of a Li-ion battery electrode after 15 charging cycles with visible cracking due to structural degradation
FIB cross-section of a Li-ion battery electrode after 15 charging cycles with visible cracking due to structural degradation