マルチスケール・マルチモーダル応用を目指した電池活物質・部材の詳細評価
電池活物質の高度な特性評価
グラファイトとリチウム金属酸化物粒子は、リチウムイオン電池電極の典型的な基本部分である。これらの活物質の幾何学的属性と化学的・構造的組成を理解することは、電池の性能を最適化するために極めて重要です。
高分解能SEM観察は、粒子状の電池活物質の特性を評価するための強力なツールです。サイズ、形状、欠陥などの重要な特性が明らかになります。このセクションでは、NMC粒子の寸法に関する洞察を得るための、迅速なデータ取得、画像セグメンテーション、およびその後の処理について紹介します。
電池部品の気孔率分析
材料の空隙率は、電池部品としての電極やセパレータの特性を決定する要素である。これは総体積に対するボイド体積の割合であり、電池セルの性能に重要な役割を果たす。電極の気孔率と気孔の相互接続性は、エネルギー密度やリチウム移動度などの要因に影響する。バランスの取れた電極の気孔率は、余分な電解液による不必要な重量とコストを最小限に抑える。セパレーターの気孔率は機械的安定性に影響し、サイクル中のリチウム移動に不可欠である。
電池部品の気孔率を包括的に評価するために、画像分割と組み合わせたSEM観察が採用されている。さらに詳細な分析には、3D FIB-SEM トモグラフィーまたは X 線マイクロトモグラフィーが体積空孔率の調査に使用されます。
電極剥離と固体電解質クラックの検出
電池材料の層間剥離やクラックは、製造工程やサイクル工程で発生し、電池の寿命や容量に影響を与えます。層間剥離は電極と集電体の間の弱い接着に起因することが多く、固体電解質中のクラックはサイクル中の体積変化に起因します。
当社のFIB-SEMシステムは、層間剥離やクラックの詳細な観察を可能にし、電池コンポーネントの正確な特性評価を可能にします。このシステムは、高解像度のSEM観察を用いて、これらの欠陥のある領域を特定することができます。
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