Na área de pesquisa e desenvolvimento de baterias de íons de lítio, a compreensão das mudanças dinâmicas na microestrutura dos materiais dos eletrodos durante os processos de carga e descarga é crucial. Os métodos tradicionais de detecção offline não conseguem capturar essas mudanças em tempo real, enquanto o surgimento de técnicas de caracterização in situ oferece aos pesquisadores uma ferramenta poderosa. Aproveitando sua expertise em tecnologia de difração de raios X (XRD), a Dandong Tongda Technology Co., Ltd. desenvolveu uma solução in situ.acessório de bateriapara pesquisa de baterias, oferecendo uma janela eficiente para explorar os processos de reação dentro da "caixa preta" das baterias.

Princípio técnico: Monitoramento dinâmico de mudanças em microescala em materiais de baterias

O objetivo principal do design de Dandong Tongdaacessório de bateria originalé permitir o monitoramento em tempo real da evolução da estrutura cristalina dos materiais do eletrodo usando a tecnologia de difração de raios X (XRD) enquanto a bateria está operando normalmente (durante a carga e a descarga).

Este acessório normalmente precisa funcionar em sinergia com um sistema de teste eletroquímico (como o sistema de teste de bateria LAND) e um difratômetro de raios X (como o modelo TD-3500 da Tongda Tech). Ele forma uma câmara de bateria especializada que permite que os raios X penetrem e sondem os materiais dos eletrodos da bateria durante a operação. A chave está no design dos materiais das janelas (como janelas de berílio) com taxas de absorção de raios X extremamente baixas nos componentes da bateria, garantindo incidência e emissão efetivas de raios X. Simultaneamente, o acessório integra os eletrodos, o isolamento e os componentes de vedação necessários para garantir reações eletroquímicas normais e manter uma excelente vedação durante os testes.

Principais funções e valor da aplicação

O valor deste acessório de bateria in situ reside na sua capacidade de ajudar os pesquisadores a observar de forma intuitiva e dinâmica uma série de mudanças microscópicas nos materiais dos eletrodos durante os processos de carga e descarga da bateria:

• Observação em Tempo Real dos Processos de Transição de Fase: Muitos materiais de eletrodos passam por transições de fase durante a intercalação e desintercalação de íons de lítio. A DRX in situ pode capturar a formação, o desaparecimento e a transformação dessas fases em tempo real, o que é crucial para a compreensão dos mecanismos de reação da bateria.

• Monitoramento de Mudanças nos Parâmetros da Rede: Ao rastrear com precisão as mudanças nos picos de difração de XRD, é possível calcular mudanças sutis nos parâmetros da rede, refletindo a expansão e a contração da rede. Isso está intimamente relacionado a métricas de desempenho da bateria, como plataformas de tensão e ciclo de vida.

• Revelando os Mecanismos de Decaimento da Capacidade: O decaimento da capacidade durante o ciclo da bateria está frequentemente relacionado à degradação estrutural dos materiais do eletrodo, reações colaterais e outros fatores. O monitoramento in situ pode correlacionar a degradação do desempenho eletroquímico com mudanças estruturais, fornecendo insights diretos para o aprimoramento dos materiais da bateria e a otimização do projeto.

• Acelerando o desenvolvimento de novos materiais: para avaliar novos materiais de eletrodos, a tecnologia XRD in situ pode fornecer rapidamente informações importantes sobre estabilidade estrutural e vias de reação, acelerando o processo de P&D.