透過電子顯微鏡與光譜分析提升電池領域的研究

Thermo Fisher團隊 著

黃之奕 (Chih-I Huang) 譯

 

從行動裝置到可乘載的交通工具中,電池的出現,對我們日常生活顯得非常重要。研發人員致力於透過高效率電動汽車以及再生能源,來改善對地球的影響;因此,嶄新及進步的電池技術將顯得特別重要。

相較於其他現行商業化的電池技術,鋰離子電池是一種高效率的儲能裝置,比起乾電池具有更出色的能量密度及功率密度,鋰電池在市場的需求持續以兩位數的速度在增長。現在面臨的挑戰是持續的開發出更安全、更持久並更具效益的電池。

結合不同的分析技術,例如微米級電腦斷層掃描儀(microCT)、掃描式電子顯微鏡( Scanning Electron Microscope,簡稱SEM)和穿透式電子顯微鏡( Transmission Electron Microscope,簡稱TEM)、Dual Beam(聚焦離子束SEM;FIB-SEM)、拉曼光譜儀、X光光電子能譜儀(XPS)和先進的3D視覺化分析軟體(Avizo)等等,研究人員可以獲得製造電池時所需的關鍵結構和化學組成等資訊。

圖一:結合 microCT 和電子顯微鏡進行不同比例的觀測分析 

Thermo Fisher Scientific提供一系列高倍率、高解析度的Phenom桌上型電子顯微鏡及光譜分析工具,當我們使用Thermo Scientific HeliScan microCT時,研究人員可以透過一次性的連續掃描來獲得整體電池的高解析3D模型;而我們的掃描式電子顯微鏡(SEM)及穿透式電子顯微鏡(TEM)搭配Dual Beam,則可在奈米尺寸的視角下觀察電池的電極及材料。除此之外,我們的XPS可以收集電池材料相關的各種化學及元素組成資訊。

利用這些多元面向的檢測資訊,研究人員可以更加了解到,電池的根本特性在整個生命週期中的變化等相關細節,而這些細節包含從使用電池在不同的元件中失效方式,到鋰離子在電極間移動的方式等等,使研究人員在電池設計上能獲得更大的突破。

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原文出處:https://www.thermofisher.com/tw/zt/home/materials-science/battery-research.html

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