电池的研究
概述
阐明能量储存材料的工作原理雷竞技网页版
能源生产和能源存储相关应用需要一些当今最复杂的材料开发计划，以满足效率和可靠性目标。雷竞技网页版从笔记本电脑到智能手机，我们的许多电子设备都是由可充电锂离子电池供电的，而且这种电池很快也会扩展到许多其他领域。这包括通过不断发展和采用电动汽车的交通。新材料不雷竞技网页版断被开发出来，改变了我们捕捉、传输和储存能量的方式。
任何电池的性能，无论是容量、寿命还是能量密度，最终都取决于构成其阳极、阴极、电解质和SEI的材料的内在特性。雷竞技网页版Bruker开发了一套全面的表征技术，使科学家能够理解和优化所有电池组件和完全组装的电池的物理和化学特性、性能和稳定性。
继续阅读，了解原子力显微镜、FTIR光谱、纳米力学测试、x射线衍射、拉曼显微镜、x射线显微镜和x射线光谱是如何揭示储能材料的工作原理的。雷竞技网页版
原位表征
原位表征
研究溶质和电极
研究人员可以原位监测溶质和实验室级电池模型系统电极中的电化学过程。这些模型系统还不是现成的电池产品，但可以在编程的电压周期中调整阳极、阴极材料、电解质成分、温度等。雷竞技网页版FTIR光谱与电化学反应同步。结果收集了随时间/电位变化的红外光谱。FTIR光谱与电化学的结合，除了实验的电化学响应外，还可以深入了解所研究分子的分子变化和反应过程。雷竞技怎么下载
在骑行过程中跟踪电池的行为
在充电/放电过程中，每个电池单元的阴极和阳极不断发生变化，例如由于锂离子的插入。通过x射线衍射(XRD)，可以同时跟踪相组成的变化和晶体结构的演变。这使得研究人员能够在原子水平上了解新的储能材料，跟踪循环过程中发生的反应，并监测退化行为，以提高电池性能。雷竞技网页版
我们的x射线衍射仪支持您在电池材料方面的研究和开发，从隔离正极和负极材料的原位分析，到全功能硬币电池和袋式电池的操作中研究。雷竞技网页版
原位观察锂枝晶生长
锂枝晶生长是影响锂离子电池安全性的最大问题之一，但由于锂化合物的反应性和脆弱性，探测枝晶生长的初始阶段是困难的，特别是在研究固体电解质界面(SEI)的生长时。
利用电化学模式的原子力显微镜，可以追踪电极表面在电位控制下的形态演变。这些实验揭示了不同电解质在石墨上的不同锂沉积，为更深入地理解锂电池中树枝状生长的潜在机制提供了依据。
非原位和失效分析
非原位和失效分析
激光解吸/电离成像研究电化学副反应
在电有机合成和电池研究的新兴领域，电极活性表面的电化学副反应是效率和再现性的主要挑战。
通常，在电极的活性表面上观察到一种或多种化合物的不希望聚合。这些聚合物倾向于吸附在电极上，导致活性表面钝化，这通常被称为“电极污染”。
使用timsTOF fleX的质谱成像可以对吸附的副产物进行识别和空间分辨率可视化。因此，基于timsTOF flex的成像可以研究电极污垢，并为电化学反应途径提供有价值的见解。
提高电池安全性
机械损伤，包括电极脆性失效和分离器穿透，会导致存储能量的大量释放，包括电池起火。此外，涂层失效、机械(或离子)诱导的膨胀和硬化、制造过程中产生的应力以及多次充放电循环产生的机械应力和损伤对新器件的开发和集成构成了重大挑战。因此，出于安全和性能的原因，有必要了解这些设备的机械性能，包括适当尺寸的每个组件。
电池材料的纳米力学测试为新兴材料提供了定量表征，并为提高机械性能提供雷竞技网页版了更深入的见解。
柔性电极中的碳分析
众所周知，使用LiFePO4 (LFP)阴极的电池非常安全，没有热失控的风险，但导电性低，限制了在高充放电率下的性能。在LFP颗粒上涂上一层非常薄的碳涂层可以提高其导电性。通过拉曼光谱研究了碳涂层阴极材料的阳极稳定性，证明了涂层的均匀性。雷竞技网页版
电池的所有组件，如正极/正极材料和电解质，都可以使用拉曼微光谱进行非常高的横向分辨率的分析，无雷竞技网页版论是在原位还是在体外。碳被广泛用于电池。拉曼光谱可以用来区分其同素异形体，并提供缺陷浓度等进一步信息。
验证电极的结构完整性，研究电极的微观结构
x射线显微镜能够非破坏性地可视化电池和燃料电池的内部3D结构。因此，XRM是一个很好的工具，可以通过监测组件的内部对齐来帮助了解故障机制，例如在电池寿命期间或在压力测试中电极分离。
现代高性能电池(如锂离子电池)的电极微观结构显著影响循环寿命和容量等关键性能。因此，很多努力都在仔细优化加工参数，以梳理出最佳的电池性能。XRM作为多尺度分析技术支持先进的电池研究，因为它可以高分辨率地揭示单个阳极和阴极层的微观结构。
铅酸电池电极中的元素映射
铅酸电池(蓄电池)是储存电化学过程产生的电能的可充电装置。电池由铅(Pb)和二氧化铅(PbO)制成的电极组成2)和稀硫酸(37% H2所以4)作为电解质。在铅酸电池放电过程中，细分散的硫酸铅(PbSO4)在电极上形成，这个过程通过充电而逆转。然而，在某些条件下，电极上也会形成永久沉积物。由WDS获得的x射线元素图是研究导致电池故障的硫酸盐沉积的性质和空间分布的理想选择。
