Im Bereich der Forschung und Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien ist das Verständnis der dynamischen Veränderungen der Mikrostruktur von Elektrodenmaterialien während Lade- und Entladevorgängen von entscheidender Bedeutung. Herkömmliche Offline-Erkennungsmethoden können diese Veränderungen nicht in Echtzeit erfassen, während die Entwicklung von In-situ-Charakterisierungstechniken den Forschern ein leistungsstarkes Werkzeug bietet. Dandong Tongda Technology Co., Ltd. nutzt seine Expertise in der Röntgenbeugungstechnologie (XRD) und hat ein In-situ-Batteriezubehörfür die Batterieforschung und bietet ein effizientes Fenster zur Erforschung der Reaktionsprozesse innerhalb der Blackbox der Batterien.

Technisches Prinzip: Dynamische Überwachung mikroskaliger Veränderungen in Batteriematerialien

Das zentrale Designziel von Dandong Tongdaursprünglich Batteriezubehörbesteht darin, die Entwicklung der Kristallstruktur von Elektrodenmaterialien mithilfe der Röntgenbeugungstechnologie (XRD) in Echtzeit zu überwachen, während die Batterie normal funktioniert (während des Ladens und Entladens).

Dieses Zubehör muss typischerweise mit einem elektrochemischen Testsystem (wie dem LAND-Batterietestsystem) und einem Röntgendiffraktometer (wie dem Modell TD-3500 von Tongda Tech) zusammenarbeiten. Es bildet eine spezielle Batteriekammer, die es Röntgenstrahlen ermöglicht, die Elektrodenmaterialien der Batterie während des Betriebs zu durchdringen und zu prüfen. Der Schlüssel liegt in der Gestaltung von Fenstermaterialien (wie Berylliumfenstern) mit extrem geringer Röntgenabsorptionsrate auf den Batteriekomponenten, um eine effektive Einstrahlung und Emission der Röntgenstrahlen zu gewährleisten. Gleichzeitig integriert das Zubehör die notwendigen Elektroden, Isolierungen und Dichtungskomponenten, um normale elektrochemische Reaktionen zu gewährleisten und während des Tests eine hervorragende Abdichtung aufrechtzuerhalten.

Schlüsselfunktionen und Anwendungswert

Der Wert dieses In-situ-Batteriezubehörs liegt in seiner Fähigkeit, Forschern dabei zu helfen, eine Reihe mikroskopischer Veränderungen in Elektrodenmaterialien während Lade- und Entladevorgängen der Batterie intuitiv und dynamisch zu beobachten:

• Echtzeitbeobachtung von Phasenübergangsprozessen: Viele Elektrodenmaterialien durchlaufen während der Interkalation und Deinterkalation von Lithiumionen Phasenübergänge. In-situ-XRD kann die Bildung, das Verschwinden und die Transformation dieser Phasen in Echtzeit erfassen, was für das Verständnis der Reaktionsmechanismen der Batterie von entscheidender Bedeutung ist.

• Überwachung von Gitterparameteränderungen: Durch die genaue Verfolgung der Verschiebungen der XRD-Beugungsspitzen können subtile Änderungen der Gitterparameter berechnet werden, die die Ausdehnung und Kontraktion des Gitters widerspiegeln. Dies steht in engem Zusammenhang mit Batterieleistungskennzahlen wie Spannungsplattformen und Zykluslebensdauer.

• Mechanismen des Kapazitätsabfalls aufdecken: Kapazitätsabfall während des Batteriezyklus ist häufig auf strukturellen Abbau von Elektrodenmaterialien, Nebenreaktionen und andere Faktoren zurückzuführen. In-situ-Überwachung kann den elektrochemischen Leistungsabfall mit strukturellen Veränderungen korrelieren und so direkte Erkenntnisse zur Verbesserung von Batteriematerialien und zur Optimierung des Designs liefern.

• Beschleunigung der Entwicklung neuer Materialien: Zur Bewertung neuartiger Elektrodenmaterialien kann die In-situ-XRD-Technologie schnell wichtige Informationen zur strukturellen Stabilität und zu Reaktionswegen liefern und so den F&E-Prozess beschleunigen.