Mapeo rápido de la dinámica de litiación en partículas de óxido de metales de transición mediante espectroscopia de absorción de rayos X operando.

Desde que las baterías de iones de litio comerciales (LIB)
Óxido de metal de transición en capas (
LiMO2, donde m = u2009 Co, Mn, Ni o su mezcla)
Se ha convertido en el material preferido para el cátodo de las baterías de iones de litio.
El metal de transición cambia su estado de oxidación durante el ciclo, y este efecto puede detectarse mediante X-
Espectro de estructura de absorción de rayos cerca del borde (XANES). X-
Espectro de absorción de rayos X (XAS)
Por lo tanto, puede utilizarse para visualizar y cuantificar la cinética del litio en el cátodo de óxidos de metales de transición; sin embargo, en-
Las mediciones in situ suelen estar sujetas a la resolución temporal y a la X-
Las dosis de radiación deben verse comprometidas en las condiciones del ciclo electroquímico utilizado o en los materiales examinados.
Informamos una reducción en el tiempo de medición y X-
Estudio de la exposición a la radiación de la batería de iones de litio mediante espectroscopia de absorción de rayos X in situ (XAS).
Resolución energética altamente discreta más cámara trasera avanzada
El tratamiento puede identificar el estado de oxidación de forma rápida y fiable. Un análisis completo...
La configuración del microscopio de campo proporciona
La resolución de partículas en una gran área del electrodo de la batería permite realizar un seguimiento simultáneo del estado de oxidación dentro de muchas partículas de óxido de metal de transición.
Aquí aplicamos este enfoque para obtener una comprensión más profunda del negocio, mezclando-
Material catódico de óxido metálico de níquel-cobalto-alúmina (NCA), durante (dis)
Carga durante la sobrecarga y su degradación.
Experimental por microXAS (X05LA)
La línea de haz de la Fuente de Luz Suiza en el Instituto Paul Scherrer.
El flujo de fotones incidentes en la línea de haz es de aproximadamente 3 × 10 fotones/s en la muestra después de pasar a través del sistema monocromo de silicio de doble cristal (Kohzu Co.).
Proporciona una resolución energética de 0 ΔE/E. 02%.
Después de pasar por las celdas de la bolsa, el X-
El rayo golpeó a YAG: Ce-
Dopando al desalojador, donde X-
Convertir fotones de rayos en luz visible, hacer zoom 10-
CCD para plegado e imagen (pco.
2000,2048 × 2048 píxeles, 7.
El tamaño del píxel es de 4 µm y 6 rms e rms a 10 MHz).
Esta configuración proporciona campos de vista para ca.
1500x1500, un píxel que corresponde a aproximadamente 0,74×0,74μm.
Calibración y medición de referencia para estándares de níquel (
Lámina de níquel, níquel y níquel)
El escaneo XANES de alta resolución del electrodo NCA con carga y descarga completas se obtuvo a partir de 8 escaneos. 31u2009keV a 8. 5u2009keV en 0.
En el modo de fluorescencia, el paso de 5 eV cerca del borde y el paso de 2 eV por encima del borde (
Diodo de deriva de silicio (SDD)
Detector de un solo elemento (
Ketek Limited, Alemania))
Y en Atenea IFEFFIT ().
Para las mediciones, tome imágenes bajo 12 energía: 8. 31 y 8.
322 keV mil voltios electrónicos en la región del preborde; 8. 343, 8. 346, 8. 350, 8. 353, 8. 356, 8. 360, 8. 372 y 8.
388 KV en la zona cercana al borde; y 8. 447 y 8.
460f Kevin para calibración por encima del borde.
Se tomaron un total de 20 imágenes en cada energía, con tiempos de exposición de: 10 muestras por cada 15 MS, y luego se movieron 10 muestras fuera del haz (imágenes planas).
Esto da como resultado un tiempo de exposición de la muestra de 1.
5 s, con el tiempo para sacar la muestra del haz, el tiempo total para cada energía es de 50 s.
Por lo tanto, la medición actual está limitada por el tiempo de desplazamiento de la muestra y el tiempo de permanencia de la cámara.
En experimentos futuros, el tiempo de medición se puede aumentar a menos de un minuto.
El procesamiento de imágenes se realiza con Fiji ImageJ.
Se dividen 10 imágenes de muestra por la unidad promedio para explicar la fluctuación del haz.
Alinear la imagen media mediante la transformación de características invariantes a la escala (SIFT).
Algoritmo para corregir cualquier desplazamiento causado por el movimiento de la muestra, x-
Fase Y o X-
Fuente de luz y óptica.
Para verificar este método, 12-
El método de puntos se compara con un escaneo fino de 47 imágenes tomadas con 0.
Tamaño de paso de 5 eV y tamaño de paso de 2 eV desde 8 por encima del borde. 3 a 8. 46u2009keV. Completo-
Procesamiento de imágenes de transmisión in situ en MATLAB. Una partícula-
Elija área libre para calcular no
Componentes NCA para baterías tipo bolsa: lámina de aluminio, adhesivo, negro de humo, electrolito, separador de PE, lámina multicapa y litio ().
Por ejemplo, el papel de aluminio contiene trazas de hierro, que se absorbe en el rango de energía de interés y debe corregirse.
Luego, reste esta atenuación de fondo de todo).
Para asociar los píxeles con las partículas, establecimos el estándar de que la diferencia de absorción en los bordes debe ser cuatro veces mayor que el ruido de fondo.
Luego, los espectros de absorción de cada píxel se normalizan restando la región de ajuste lineal preajustada (8,310 y 8,322 ≤ 2009 keV) y la región posterior al borde (8,447 y 8,460 ≤ 2009 keV).
Y determinó que el preborde y postborde diferente era 1.
Esto elimina la influencia del grosor de los diferentes materiales activos sobre el electrodo.
Una buena correspondencia entre la imagen de transporte en escala de grises de la partícula oscura y el gráfico SOC que muestra las partículas de color falso confirma la validez del método ().
Según la ecuación 1, los espectros discretos se ajustan a las referencias.
Para cada píxel, se consideran diferentes combinaciones de Ni de referencia, Ni y contribuciones de fondo en pasos del 2%.
El mejor ajuste entre 1326 combinaciones posibles se determina seleccionando una combinación de los valores que representan la relación entre el estado de referencia que representa la diferencia mínima y los datos de absorción normalizados.
Para toda la energía, indexe según la situación de escaneo, donde los valores = u2009 12 o 47. Necesitamos un valor R inferior a 0.
02 aceptar la combinación de curvas como adecuada.
El diagrama representativo del valor de ajuste se muestra en.
Tres tipos de mapas transmiten la información sobre la ubicación del litio en la muestra.
Diagrama de estados de oxidación (por ejemplo, c y b)
Indica el porcentaje de Ni (100 × )
En la sección de material de la imagen en un píxel dado. Mapas SOC (por ejemplo, b y b)
Al representar gráficamente la fracción de materiales coloreados y decolorados que aparecen en un píxel determinado, estos materiales pueden representarse linealmente en una escala de 0 a 1 para mostrar el SOC local.
Resta la gráfica (por ejemplo)
Muestra la diferencia de SOC entre los dos pasos de tiempo y tiene un valor que va de -1 (menos litiado) a 1 (más litiado).