ZEISS GeminiSEM

A funkcionális anyagok és fejlett eszközök, például akkumulátorok, napelemek és üzemanyagcellák teljesítménye a felhasznált anyag mikroszerkezetétől függ. Ahhoz, hogy ezek az anyagkompozitok a kívánt teljesítményt nyújtsák, számos különböző anyag kölcsönhatásának kell működnie.

Itt a nikkel, a mangán és a kobalt anyagokra összpontosítunk. Ennek az akkumulátortípusnak a neve Li-NMC, LNMC, NMC vagy NCM. Az NCM 111, 523 stb. jelölések a nikkel, a kobalt és a mangán adott összetételi arányát jelzik. A példa egy lítiumion-akkumulátor keresztmetszetét mutatja, amelynek katódja NCM 111 anyagból készült. A lítiumion-akkumulátorok töltése és kisütése változást eredményez a mikroszerkezetben. Repedések keletkeznek, amelyek növelik a SEI-réteg felületét. Ez csökkenti az akkumulátor teljesítményét.

Elektronmikroszkóp segítségével láthatjuk, hogy az NCM-változatok között szerkezeti különbségek vannak, amikor más gyártási tényezőket alapvetően figyelembe veszünk. Keresztmetszetben nézve a 811 elsődleges részecskéi sokkal kisebbek, mint az 532 vagy a 111 részecskéi. A szemcséknél mikrostruktúra kiváló anyagkontrasztja csak a ZEISS elektronmikroszkópok egyik egyedülálló funkciójával, az ESB-detektorral (energiaszelektív visszaszórás) látható.

Az elektrolit jobb összetétele a katódanyagok kisebb fizikai kopását eredményezheti. Jobb kémiai eljárásokkal nagyobb szemcseméretű katódanyagokat lehet előállítani.

Teljes felépítésű lítiumion-akkumulátorcella keresztmetszete: EDS-térkép (O, Al, F, Si és C). Az energiadiszperzív spektroszkópia (EDS) segítségével lehetőség van a mikroszkópban vizsgálandó tárgyak elemi összetételének vizsgálatára. ​

Ez a kép megerősíti, hogy a katódoldalon nagy mennyiségű fluormaradvány található, ahogy az egy elöregedett mintánál várható. Fluor az elektrolitban található, és egy SEI-réteghez csatlakozik, amely az elöregedéssel növekszik. A böhmitszeparátor a várakozásoknak megfelelően alumínium- és oxigénjeleket mutat. A szén vezetőanyagként viselkedik a kötőanyagban. Mivel a szeparátor polimerje egy szénhidrogén, ez azt jelenti, hogy a szén az akkumulátor teljes egészében látható.

A szemcseméret és a szemcseeloszlás közvetlen kapcsolatban áll az anyagjellemzőkkel. Határozza meg kvantitatív módon, a nemzetközi szabványoknak megfelelően anyagainak kristályszerkezetét. A mintákat három kiértékelési módszerrel jellemezheti:

• Planimetrikus módszer a szemcsehatárok automatikus rekonstrukciójához
• Vonalas metszésszámos módszer különböző mérőrácsokkal a szemcsehatárok metszéspontjainak interaktív felismerésére és számlálására
• Összehasonlító módszer kézi kiértékeléshez, összehasonlító diagramokkal
  

A ZEISS ZEN Intellesis szoftver gépi tanulási algoritmusokat és egy előre betanított modellt használ az idegen fázis- és szemcsehatárok felismeréséhez. Egyetlen kattintással kiválaszthatja a példányszegmentálási modellt és a szegmentálandó osztályt.

Az eredmények nézete tartalmazza az összes képet és az elvégzett elemzés eredményeit. Az eredeti képek is láthatóak. Az elemzés összes eredményét áttekinthető táblázatos nézetben, valamint a szemcseméret-eloszlás oszlopdiagramján is megtekintheti.