电极的微观结构会影响电池电池在电池能量，充电时间，电导率和功率密度中发挥关键作用时的性能。此外，这些微结构随着时间的流逝而随着电荷状态而变化，导致微结构恶化，这与设备的寿命紧密相关。
3D测量的重要性
目前，有关电池微观结构及其在操作，处理和故障期间的变化的数据还不够。通过使用二维技术（例如AFM，TEM和SEM）成功获得了定性微观结构数据。然而，3D测量对于确定诸如渗透之类的现象至关重要，渗透会影响液体通过多孔结构和电连接固体的迁移率。3D X射线显微镜（XRM）能够在电池的原位和操作成像中进行电池成像，以提供这些复杂的多孔材料和微结构变化的细节。亚博网站下载
来自Xradia的多尺度XRM解决方案
来自Xradia的3D XRM溶液用于单个锂离子电池阴极的定量表征（LIMN2o4）在不同的长度尺度上。显微镜包括基于同步加速器的Xradia Nanoxct-S100达到30 nm的空间分辨率，是基于实验室的超高分辨率UltraxRM-L200，可达到50 nm的空间分辨率，以及一个基于实验室的VersaxRM-500系统，可实现0.7 µm的空间分辨率。
在一项研究中，采用了涉及这三个显微镜的多长度量表方法来检测适当的长度尺度，以揭示关键的形态参数，例如粒子形状和尺寸分布，孔网和粒子内的特征。yabo214通过将3D图像分割为利用Avizo火的相同材料密度的一部分，在每个扫描中分析了固体和孔隙相。研究结果在下表中列出：
桌子。使用实验室Microxct，实验室UltraxRM和同步加速器Nanoxct分析阴极成像量的结果
| 乐器 |
空间分辨率（μm） |
检查量（μm）3） |
孔隙度（％） |
孔连接（％） |
几何曲折 |
卷。特定的表面积（μm-1） |
| Microxct-200* |
|
1.0 |
10,434,731 |
36.3 |
99.68 |
2.0 |
0.6 |
| Ultraxrm-L200 |
|
0.15 |
75,164 |
38.0 |
99.98 |
1.9 |
1.3 |
| Nanoxct-S100（SSRL） |
0.030 |
263 |
4.5 |
- |
- |
- |
* Microxct是3D X射线显微镜的VersaxRM家族的成员
在对孔网络的定量检查中，孔隙率和孔曲折通过具有足够分辨率的VersaxRM揭示出来，从而实现了运输特性的测量。通过超XRM揭示了精确的颗粒形状，用于晚期电化学建模。基于实验室的versaxRM和UltraxRM之间的几何曲折，孔隙率和孔连接性的测量值可比，这表明VersaxRM提供了足够的分辨率来研究大部分孔网网络。另一方面，两种仪器之间的体积特异性表面积的测量值不同，这表明UltraxRM提供的高分辨率对于研究精确的颗粒形状至关重要。该结果可用于模拟在孔/粒子界面处发生的电化学反应。
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图1。来自（a）versaxrm，（b）UltraxRM和（c）同步加速器Nanoxct上的扫描中的3D固相渲染
电极的亚颗粒水平微观结构通过同步加速器纳米克克揭示。同步子检查的结果表明，孔隙率差异很大。如图1C所示，同步加速器Nanoxct捕获了粒子水平的缺陷，而不是散装孔隙率，最大可能的分辨率。该最高分辨率扫描在粒子长度尺度上暴露了近5％的闭合孔隙度，以损害活性材料体积。
结论
使用多长度量表3D分析，可以实现电池阴极材料的详细微型至纳米结构模型。亚博网站下载此外，X射线的无损性质有助于原位和电池微观结构的操作研究，以将微结构变化与特定电荷循环参数相关联，如操作数研究所证明的Xradia XRMS。
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此信息已从Xradia提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载
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