Nel campo della ricerca e dello sviluppo di batterie agli ioni di litio, comprendere i cambiamenti dinamici nella microstruttura dei materiali degli elettrodi durante i processi di carica e scarica è fondamentale. I tradizionali metodi di rilevamento offline non sono in grado di catturare questi cambiamenti in tempo reale, mentre l'emergere di tecniche di caratterizzazione in situ fornisce ai ricercatori uno strumento potente. Sfruttando la sua esperienza nella tecnologia di diffrazione dei raggi X (XRD), Dandong Tongda Technology Co., Ltd. ha sviluppato un sistema di caratterizzazione in situ.accessorio per batteriaper la ricerca sulle batterie, offrendo una finestra efficiente per esplorare i processi di reazione all'interno della scatola nera delle batterie.

Principio tecnico: monitoraggio dinamico dei cambiamenti su microscala nei materiali delle batterie

L'obiettivo principale del design di Dandong Tongdaoriginariamente accessorio della batteriaè quello di consentire il monitoraggio in tempo reale dell'evoluzione della struttura cristallina dei materiali degli elettrodi mediante la tecnologia di diffrazione dei raggi X (XRD) mentre la batteria funziona normalmente (durante la carica e la scarica).

Questo accessorio in genere deve funzionare in sinergia con un sistema di test elettrochimico (come il sistema di test per batterie LAND) e un diffrattometro a raggi X (come il modello TD-3500 di Tongda Tech). Forma una camera di batteria specializzata che consente ai raggi X di penetrare e sondare i materiali degli elettrodi della batteria durante il funzionamento. La chiave sta nella progettazione di materiali per le finestre (come le finestre in berillio) con tassi di assorbimento dei raggi X estremamente bassi sui componenti della batteria, garantendo un'incidenza e un'emissione di raggi X efficaci. Allo stesso tempo, l'accessorio integra elettrodi, isolamento e componenti di tenuta necessari per garantire normali reazioni elettrochimiche e mantenere un'eccellente tenuta durante i test.

Funzioni chiave e valore applicativo

Il valore di questo accessorio per batterie in situ risiede nella sua capacità di aiutare i ricercatori a osservare in modo intuitivo e dinamico una serie di cambiamenti microscopici nei materiali degli elettrodi durante i processi di carica e scarica della batteria:

• Osservazione in tempo reale dei processi di transizione di fase: molti materiali degli elettrodi subiscono transizioni di fase durante l'intercalazione e la deintercalazione degli ioni di litio. La diffrazione a raggi X in situ può catturare la formazione, la scomparsa e la trasformazione di queste fasi in tempo reale, il che è fondamentale per comprendere i meccanismi di reazione della batteria.

• Monitoraggio delle variazioni dei parametri del reticolo: tracciando con precisione le variazioni nei picchi di diffrazione XRD, è possibile calcolare sottili variazioni nei parametri del reticolo, che riflettono l'espansione e la contrazione del reticolo. Questo è strettamente correlato a parametri di prestazione della batteria come le piattaforme di tensione e la durata del ciclo.

• Svelare i meccanismi di decadimento della capacità: il decadimento della capacità durante il ciclo di carica della batteria è spesso correlato al degrado strutturale dei materiali degli elettrodi, a reazioni collaterali e ad altri fattori. Il monitoraggio in situ può correlare il degrado delle prestazioni elettrochimiche con i cambiamenti strutturali, fornendo informazioni dirette per migliorare i materiali della batteria e ottimizzare la progettazione.

• Accelerazione dello sviluppo di nuovi materiali: per valutare nuovi materiali per elettrodi, la tecnologia XRD in situ può fornire rapidamente informazioni chiave sulla stabilità strutturale e sui percorsi di reazione, accelerando il processo di ricerca e sviluppo.