ZEISS GeminiSEM

De prestaties van functionele materialen en geavanceerde apparaten zoals accu's, zonnecellen en brandstofcellen zijn afhankelijk van de microstructuur van het gebruikte materiaal. Om deze materiaalcomposieten de gewenste prestaties te laten leveren, moet de wisselwerking tussen veel verschillende materialen werken.

De focus ligt hier op de materialen nikkel, mangaan en kobalt. Dit type accu wordt Li-NMC, LNMC, NMC of NCM genoemd. De aanduidingen NCM 111, 523 etc. geven de respectieve samenstellingsverhouding van nikkel, kobalt en mangaan aan. Het voorbeeld toont de doorsnede van een lithium-ion accu met een kathode van NCM 111. Het opladen en ontladen van lithium-ion accu's leidt tot veranderingen in de microstructuur. Er ontstaan barsten die het oppervlak van de SEI-laag vergroten. Dit vermindert de prestaties van de accu.

Met behulp van een elektronenmicroscoop kunnen we zien dat er structurele verschillen zijn tussen de NCM-varianten wanneer er fundamenteel rekening wordt gehouden met andere productiefactoren. Gezien in doorsnede zijn de primaire deeltjes van 811 veel kleiner dan die van 532 of 111. Dit uitstekende materiaalcontrast van de subkorrelstructuur is alleen zichtbaar met een functie die uniek is voor ZEISS-elektronenmicroscopen - de EsB-detector (Energy Selective Backscatter).

Een betere samenstelling van de elektrolyten kan leiden tot minder fysieke slijtage van de kathodematerialen. Met betere chemische processen kunnen kathodematerialen met grotere korreldeeltjes worden geproduceerd.

Dwarsdoorsnede van lithium-ion accucel met volledige capaciteit: EDS-mapping (O, Al, F, Si en C). Het is mogelijk om energiedispersieve spectroscopie (EDS) te gebruiken om de elementaire samenstelling van onderzochte objecten in de microscoop te bevestigen.

Dit beeld bevestigt hoge niveaus van restfluor aan de kathodezijde, zoals verwacht in een verouderd monster. Fluor wordt gevonden in de elektrolyt en voegt zich bij een SEI-laag die toeneemt met veroudering. De boehmietscheider vertoont aluminium- en zuurstofsignalen, zoals verwacht. Koolstof wordt gebruikt als geleidend middel in het bindmiddel. Aangezien het polymeer van de separator een koolwaterstof is, betekent dit dat er overal in de accu koolstof te zien is.

Korrelgrootte en -verdeling zijn direct gerelateerd aan de materiaaleigenschappen. Kwantificeer de kristallografische structuur van uw materialen volgens internationale normen. U kunt je monsters karakteriseren met behulp van drie evaluatiemethodes:

• Planimetrische methode voor de automatische reconstructie van korrelgrenzen
• Interceptiemethode met verschillende meetrasters voor interactieve detectie en telling van snijpunten van korrelgrenzen
• Vergelijkingsmethode voor handmatige beeldevaluatie met vergelijkingsdiagrammen
  

ZEISS ZEN Intellesis-software maakt gebruik van machinaal leren-algoritmes en een vooraf getraind model om de vreemde fase- en korrelgrenzen te herkennen. Met één klik kunt u het instantiesegmentatiemodel en de te segmenteren klasse selecteren.

De resultatenweergave bevat alle afbeeldingen en resultaten van de uitgevoerde analyse. De originele afbeeldingen worden ook getoond. U kunt alle resultaten van de analyse bekijken in een duidelijke tabelweergave en in een staafdiagram voor de korrelgrootteverdeling.