En el campo de la investigación y el desarrollo de baterías de iones de litio, comprender los cambios dinámicos en la microestructura de los materiales de los electrodos durante los procesos de carga y descarga es crucial. Los métodos tradicionales de detección fuera de línea no pueden capturar estos cambios en tiempo real, mientras que la aparición de técnicas de caracterización in situ proporciona a los investigadores una herramienta poderosa. Aprovechando su experiencia en tecnología de difracción de rayos X (DRX), Dandong Tongda Technology Co., Ltd. ha desarrollado una tecnología in situ.accesorio de bateríapara la investigación de baterías, ofreciendo una ventana eficiente para explorar los procesos de reacción dentro de la "caja negra" de las baterías.

Principio técnico: Monitoreo dinámico de cambios a microescala en materiales de baterías

El objetivo principal del diseño de Dandong TongdaOriginalmente accesorio de bateríaes permitir el monitoreo en tiempo real de la evolución de la estructura cristalina de los materiales de los electrodos utilizando tecnología de difracción de rayos X (XRD) mientras la batería está funcionando normalmente (durante la carga y descarga).

Este accesorio suele funcionar en sinergia con un sistema de pruebas electroquímicas (como el sistema de pruebas de baterías LAND) y un difractómetro de rayos X (como el modelo TD-3500 de Tongda Tech). Forma una cámara de batería especializada que permite que los rayos X penetren y exploren los materiales de los electrodos de la batería durante su funcionamiento. La clave reside en el diseño de los materiales de las ventanas (como las ventanas de berilio) con tasas de absorción de rayos X extremadamente bajas en los componentes de la batería, lo que garantiza una incidencia y emisión efectivas de rayos X. Simultáneamente, el accesorio integra los electrodos, el aislamiento y los componentes de sellado necesarios para garantizar reacciones electroquímicas normales y mantener un sellado excelente durante las pruebas.

Funciones clave y valor de la aplicación

El valor de este accesorio de batería in situ radica en su capacidad de ayudar a los investigadores a observar de forma intuitiva y dinámica una serie de cambios microscópicos en los materiales de los electrodos durante los procesos de carga y descarga de la batería:

• Observación en tiempo real de los procesos de transición de fase: Muchos materiales de electrodos experimentan transiciones de fase durante la intercalación y desintercalación de iones de litio. La difracción de rayos X in situ permite capturar la formación, desaparición y transformación de estas fases en tiempo real, lo cual es crucial para comprender los mecanismos de reacción de la batería.

• Monitoreo de los cambios en los parámetros de red: Mediante el seguimiento preciso de los cambios en los picos de difracción de XRD, se pueden calcular cambios sutiles en los parámetros de red, que reflejan la expansión y contracción de la red. Esto está estrechamente relacionado con las métricas de rendimiento de la batería, como las plataformas de voltaje y el ciclo de vida.

• Descubriendo los mecanismos de disminución de la capacidad: La disminución de la capacidad durante el ciclo de la batería suele estar relacionada con la degradación estructural de los materiales de los electrodos, reacciones secundarias y otros factores. El monitoreo in situ puede correlacionar la degradación del rendimiento electroquímico con cambios estructurales, lo que proporciona información directa para mejorar los materiales de la batería y optimizar el diseño.

• Aceleración del desarrollo de nuevos materiales: para evaluar nuevos materiales de electrodos, la tecnología XRD in situ puede proporcionar rápidamente información clave sobre la estabilidad estructural y las vías de reacción, acelerando el proceso de I+D.