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能量储存

可充电电池为我们每天使用的许多电子设备提供电力,比如手机、平板电脑和笔记本电脑,以及越来越常见的电动汽车。由于对有效储能的高需求,工业研究继续开发在充电速度、能量密度和寿命方面具有优化性能的电池。WITec成像系统能够全面表征电池和燃料电池。拉曼成像可以显示电解质和电极材料的分布,并研究它们的结晶度。它可以是结合辅助成像技术例如,研究表面结构。

2019年,锂离子电池的发展获得了诺贝尔化学奖,获奖者为约翰·b·古迪纳夫、m·斯坦利·惠廷汉姆和吉野彰。德克萨斯大学奥斯汀分校John B. Goodenough的研究小组使用WITec alpha300拉曼显微镜进行科学工作。

在氮气或氩气等保护气氛下进行样品处理是许多生产过程所必需的,例如,半导体和汽车行业。WITec显微镜可配备自动化组件,可在环境外壳内远程操作(Gray等。2020,DOI: 10.1063/5.0006462).拉曼测量的所有步骤都由WITec的Suite FIVE软件和直观的EasyLink手持控制器控制。甚至系统的自我校准和自我校准都可以通过点击一个按钮。

WITec alpha300apyron全自动拉曼显微镜在一个环境外壳(手套箱MBRAUN, Garching,德国)。

应用实例

拉曼图像叠加在锂离子电池的白光图像上。阳极由石墨(青色)和非晶态碳(蓝色)组成,隔膜是聚丙烯(黄色)和聚乙烯片(绿色),阴极是锂金属氧化物(红色)和非晶态碳(蓝色)。样品由Timo Sörgel, Gerhard Schneider提供(Institut für Materialforschung, Hochschule aallen,德国)
快速循环锂离子电池阴极的RISE(拉曼扫描电镜)图像。由于重复循环而产生的变化会影响锂金属氧化物颗粒的组成。样品由Dean Miller (Tescan USA)提供
电化学沉积Li(NiMnCo)O的RISE (Raman-SEM)图像2电池的粒子。不同的颜色表示不同的钴和镍浓度。插图显示了拉曼图像。两幅图中比例尺均为10µm。样品由Timo Sörgel, Gerhard Schneider提供(Institut für Materialforschung, Hochschule aallen,德国)

相关拉曼成像

WITec的多功能仪器可以结合各种成像技术提供来自相同样本位置的互补信息。可能的组合,可以集成在一个显微镜系统包括共聚焦拉曼成像原子力显微镜(AFM)扫描近场光学显微镜(SNOM)而且扫描电镜(SEM).共聚焦拉曼显微镜提供化学信息,光致发光成像可以在不添加任何设置的情况下进行。AFM检测地形,结构和物理性质,如刚度和附着力。扫描电镜以非常高的分辨率显示了表面结构。SNOM的高分辨率测量可以达到光学衍射极限。此外,解决方案时间相关单光子计数地形测量是可用的。所有WITec仪器配置可以在任何时候升级,使系统适应新的或扩展的需求。


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