Applicazioni

Le batterie agli ioni di sodio (SIB) stanno attirando l'attenzione come alternativa economica alle batterie agli ioni di litio, grazie all'abbondante contenuto di sodio nella crosta terrestre (2,6% contro lo 0,0065% del litio). Ciononostante, le SIB presentano ancora una bassa densità energetica, evidenziando la necessità di materiali elettrodici ad alta capacità. Il carbonio duro è un ottimo candidato per gli anodi delle SIB grazie al suo basso potenziale di accumulo di sodio e all'elevata capacità. Tuttavia, fattori come la distribuzione dei microdomini di grafite, i pori chiusi e la concentrazione dei difetti influiscono significativamente sull'efficienza coulombiana iniziale (ICE) e sulla stabilità. Le strategie di modifica presentano dei limiti. Il drogaggio eteroatomico può aumentare la capacità ma ridurre l'ICE. La CVD tradizionale favorisce la formazione di pori chiusi, ma soffre di una lenta decomposizione del metano, di cicli lunghi e dell'accumulo di difetti. Il team del professor Yan Yu presso l'Università della scienza e della tecnologia della Cina (USTC) utilizzato il Microscopio elettronico a scansione (SEM) CIQTEK per studiare la morfologia di vari materiali carboniosi duri. Il team ha sviluppato un metodo di deposizione chimica da vapore (CVD) assistito da catalizzatore per promuovere la decomposizione del CH₄ e regolare la microstruttura del carbonio duro. I catalizzatori a base di metalli di transizione come Fe, Co e Ni hanno efficacemente abbassato la barriera energetica per la decomposizione del CH₄, migliorando così l'efficienza e riducendo i tempi di deposizione. Tuttavia, Co e Ni tendevano a causare un'eccessiva grafitizzazione del carbonio depositato, formando strutture allungate simili alla grafite sia in direzione laterale che in direzione dello spessore, ostacolando l'immagazzinamento e il trasporto degli ioni sodio. Al contrario, Fe facilitava un appropriato riarrangiamento del carbonio, dando luogo a una microstruttura ottimizzata con meno difetti e domini di grafite ben sviluppati. Questa ottimizzazione riduceva l'immagazzinamento irreversibile di sodio, migliorava l'efficienza coulombiana iniziale (ICE) e aumentava la disponibilità di siti di accumulo reversibili di Na⁺. Di conseguenza, il campione di carbonio duro ottimizzato (HC-2) ha raggiunto un'impressionante capacità reversibile di 457 mAh g⁻¹ e un elevato ICE del 90,6%. Inoltre, la diffrazione dei raggi X in situ (XRD) e la spettroscopia Raman in situ hanno confermato un meccanismo di accumulo del sodio basato su adsorbimento, intercalazione e riempimento dei pori. Lo studio è stato pubblicato su Materiali funzionali avanzati sotto il titolo: Ingegneria della deposizione chimica da vapore assistita da catalizzatore di carbonio duro con abbondanti pori chiusi per batterie agli ioni di sodio ad alte prestazioni. Come illustrato nella Figura 1a, il carbonio duro è stato sintetizzato tramite un metodo di deposizione chimica da vapore (CVD) assistito da catalizza...

La squadra del professor Yan Yu all'USTC ha utilizzato IL CIQTEK SinscatolamentoEelettroneMmicroscopio SEM3200 Per studiare la morfologia post-ciclaggio, è stato sviluppato carbonio amorfo con difetti controllabili come materiale candidato per uno strato di interfaccia artificiale che bilancia la potassiofilicità e l'attività catalitica. Il team di ricerca ha preparato una serie di materiali carboniosi con diversi gradi di difettosità (definiti come SC-X, dove X rappresenta la temperatura di carbonizzazione) regolando la temperatura di carbonizzazione. Lo studio ha rilevato che l'SC-800 con difetti eccessivi ha causato una sostanziale decomposizione dell'elettrolita, con conseguente formazione di un film SEI irregolare e riduzione del ciclo di vita. L'SC-2300, con il minor numero di difetti, presentava un'affinità insufficiente per il potassio e induceva facilmente la crescita dendritica del potassio. L'SC-1600, che possedeva uno strato di carbonio localmente ordinato, mostrava una struttura di difetti ottimizzata, raggiungendo il miglior equilibrio tra potassiofilicità e attività catalitica. Era in grado di regolare la decomposizione dell'elettrolita e formare un film SEI denso e uniforme. I risultati sperimentali hanno dimostrato che SC-1600@K ha mostrato una stabilità del ciclo a lungo termine fino a 2000 ore con una densità di corrente di 0,5 mA cm-2 e una capacità di 0,5 mAh cm-2Anche con densità di corrente più elevate (1 mA cm-2) e capacità (1 mAh cm-2), ha mantenuto eccellenti prestazioni elettrochimiche con cicli stabili superiori a 1300 ore. Nei test a cella intera, se abbinata a un elettrodo positivo PTCDA, ha mantenuto il 78% di ritenzione della capacità dopo 1500 cicli a una densità di corrente di 1 A/g, dimostrando un'eccezionale stabilità del ciclo. Questa ricerca, intitolataè stato pubblicato inMateriali avanzati.Figura 1:Vengono presentati i risultati dell'analisi microstrutturale di campioni di carbonio (SC-800, SC-1600 e SC-2300) preparati a diverse temperature di carbonizzazione. Attraverso tecniche come la diffrazione dei raggi X (XRD), la spettroscopia Raman, la spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS) e la diffusione di raggi X ad ampio angolo (WAXS), sono stati analizzati la struttura cristallina, il livello di difettosità e il drogaggio con ossigeno e azoto di questi campioni. I risultati hanno mostrato che all'aumentare della temperatura di carbonizzazione, i difetti nei materiali di carbonio diminuivano gradualmente e la struttura cristallina diventava più ordinata. Figura 2:La distribuzione della densità di corrente durante la crescita del potassio metallico su diversi elettrodi negativi compositi è stata analizzata utilizzando una simulazione agli elementi finiti. I risultati della simulazione hanno mostrato che l'elettrodo composito SC-1600@K presentava una distribuzione di corrente uniforme durante la deposizione del potassio, contribuendo a inibire efficacemente la crescita dendritica. Inoltre, il modulo di Yo...

Il foglio di rame e litio ad alte prestazioni è uno dei materiali chiave per le batterie agli ioni di litio ed è strettamente correlato alle prestazioni della batteria. Con la crescente domanda di maggiore capacità, maggiore densità e ricarica più rapida nei dispositivi elettronici e nei veicoli a nuova energia, sono aumentati anche i requisiti per i materiali delle batterie. Per ottenere migliori prestazioni della batteria, è necessario migliorare gli indicatori tecnici complessivi del foglio di litio-rame, inclusa la qualità della superficie, le proprietà fisiche, la stabilità e l'uniformità. Analisi della microstruttura utilizzando la tecnica del microscopio elettronico a scansione-EBSD Nella scienza dei materiali, la composizione e la microstruttura determinano le proprietà meccaniche. Microscopio elettronico a scansione(SEM) è uno strumento scientifico comunemente utilizzato per la caratterizzazione superficiale dei materiali, consentendo l'osservazione della morfologia superficiale della lamina di rame e della distribuzione dei grani. Inoltre, la diffrazione di elettroni retrodiffusi (EBSD) è una tecnica di caratterizzazione ampiamente utilizzata per analizzare la microstruttura dei materiali metallici. Configurando un rilevatore EBSD su un microscopio elettronico a scansione a emissione di campo, i ricercatori possono stabilire la relazione tra elaborazione, microstruttura e proprietà meccaniche. La figura seguente mostra la morfologia superficiale del foglio di rame elettrolitico catturato dal CIQTEK SEM5000 a emissione di campo Superficie liscia in lamina di rame/2kV/ETD Superficie opaca in lamina di ramee/2kV/ETD Quando la superficie del campione è sufficientemente piatta, è possibile ottenere l'imaging a contrasto del canale elettronico (ECCI) utilizzando il rilevatore di retrodiffusione SEM. L'effetto di canalizzazione degli elettroni si riferisce ad una significativa riduzione della riflessione degli elettroni dai punti del reticolo cristallino quando il fascio di elettroni incidente soddisfa la condizione di diffrazione di Bragg, consentendo a molti elettroni di penetrare nel reticolo e mostrare un effetto di "canalizzazione". Pertanto, per i materiali policristallini piatti lucidati, l'intensità degli elettroni retrodiffusi dipende dall'orientamento relativo tra il fascio di elettroni incidente e i piani cristallini. I grani con un disorientamento maggiore produrranno segnali elettronici retrodiffusi più forti e un contrasto più elevato, consentendo la determinazione qualitativa della distribuzione dell'orientamento dei grani attraverso ECCI. Il vantaggio dell'ECCI risiede nella sua capacità di osservare un'area più ampia sulla superficie del campione. Pertanto, prima dell'acquisizione EBSD, l'imaging ECCI può essere utilizzato per una rapida caratterizzazione macroscopica della microstruttura sulla superficie del campione, inclusa l'osservazione della dimensione dei grani, dell'orientamento cristallografico, delle zone di deformaz...

I. Batteria agli ioni di litio   La batteria agli ioni di litio è una batteria secondaria, che per funzionare si basa principalmente sugli ioni di litio che si muovono tra gli elettrodi positivo e negativo. Durante il processo di carica e scarica, gli ioni di litio vengono incorporati e de-incorporati avanti e indietro tra i due elettrodi attraverso il diaframma, e l'immagazzinamento e il rilascio dell'energia degli ioni di litio vengono ottenuti attraverso la reazione redox del materiale dell'elettrodo.   La batteria agli ioni di litio è costituita principalmente da materiale dell'elettrodo positivo, diaframma, materiale dell'elettrodo negativo, elettrolita e altri materiali. Tra questi, il diaframma della batteria agli ioni di litio svolge un ruolo nel prevenire il contatto diretto tra gli elettrodi positivo e negativo e consente il libero passaggio degli ioni di litio nell'elettrolita, fornendo un canale microporoso per il trasporto degli ioni di litio.   La dimensione dei pori, il grado di porosità, l'uniformità di distribuzione e lo spessore del diaframma della batteria agli ioni di litio influiscono direttamente sulla velocità di diffusione e sulla sicurezza dell'elettrolita, il che ha un grande impatto sulle prestazioni della batteria. Se la dimensione dei pori del diaframma è troppo piccola, la permeabilità degli ioni di litio è limitata, influenzando le prestazioni di trasferimento degli ioni di litio nella batteria e aumentando la resistenza della batteria. Se l'apertura è troppo grande, la crescita dei dendriti di litio potrebbe perforare il diaframma, causando incidenti come cortocircuiti o esplosioni.   Ⅱ. L'applicazione della microscopia elettronica a scansione a emissione di campo nel rilevamento del diaframma al litio   L'uso della microscopia elettronica a scansione può osservare la dimensione dei pori e l'uniformità di distribuzione del diaframma, ma anche la sezione trasversale del diaframma multistrato e rivestito per misurare lo spessore del diaframma. I materiali per diaframmi commerciali convenzionali sono per lo più pellicole microporose preparate da materiali poliolefinici, tra cui pellicole a strato singolo di polietilene (PE), polipropilene (PP) e pellicole composite a tre strati PP/PE/PP. I materiali polimerici poliolefinici sono isolanti e non conduttivi e sono molto sensibili ai fasci di elettroni, che possono portare a effetti di carica se osservati ad alta tensione e la struttura fine dei diaframmi polimerici può essere danneggiata dai fasci di elettroni. Il microscopio elettronico a scansione a emissione di campo SEM5000, sviluppato indipendentemente da GSI, ha la capacità di bassa tensione e alta risoluzione e può osservare direttamente la struttura fine della superficie del diaframma a bassa tensione senza danneggiare il diaframma.   Il processo di preparazione del diaframma è principalmente suddiviso in due tipi di metodi a secco e a umido. Il metodo a secco è il metodo di stiramen...

Nel gennaio 2022, il sistema di misurazione follow-on CatLiD-I 675 fornito da CIQTEK-QOILTECH ha eseguito con successo un pozzo operativo nel giacimento di gas Linxingzhong situato nella posizione di transizione tra il pendio di Yishaan e la zona di piega flessurale di Jinxi nell'Ordos Bacino, cosa che le parti correlate hanno ben riconosciuto. La litologia della parte superiore e inferiore del filone dello strato bersaglio di questo pozzo è principalmente argillosa e argillosa carbonacea. Il giacimento di carbone è sepolto a grande profondità e ci sono meno dati di riferimento disponibili nei pozzi circostanti. La sezione del giacimento di carbone è soggetta a collasso delle pareti e perdite di pozzi, perforazioni bloccate nel pozzo, perforazioni sepolte e altri incidenti complicati. Inoltre, la regolazione della pendenza del pozzo è ampia a causa dell'avanzamento dell'atterraggio. Il bit vicino CIQTEK-QOILTECH CatLiD-I 675 è stato rilevato da 2208 m e la curva di ripetizione del test corrispondeva alla strumentazione superiore, fornendo dati guida per fornire un punto di atterraggio accurato.     Durante l'atterraggio, a causa dell'avanzamento del giacimento di carbone, la traiettoria scende fino al fondo del giacimento di carbone e la curva gamma della parte vicina misura lo schema completo della curva del giacimento di carbone dall'alto verso il basso, il che fornisce una base per giudicare successivamente la posizione della traiettoria del pozzo all'interno del giacimento di carbone. La variazione della curva gamma della punta vicina durante la perforazione è evidente con alta risoluzione e giudica accuratamente la posizione all'interno e all'esterno del giacimento di carbone e all'interno del giacimento di carbone. La variazione accurata del valore della ganga nel giacimento di carbone può determinare efficacemente la posizione della traiettoria, migliorando il tasso di incontro della perforazione e la scorrevolezza della traiettoria del pozzo.     La sezione di servizio di questo pozzo è di 2.208-3.208 m, con riprese cumulative di 1.000 me un tasso di perforazione del 91,7%; un viaggio per perforare fino alla profondità di completamento, con un tempo cumulativo di fondo pozzo di 168 ore, 53,5 ore di perforazione pura e una velocità media di perforazione meccanica di 18,69 m/h, che accorcia notevolmente il ciclo di perforazione! Gli equipaggi in loco di CIQTEK-QOILTECH e i team correlati hanno lavorato insieme per abbreviare il ciclo di perforazione, aumentare il tasso di incontri di perforazione, ridurre il rischio e, infine, hanno ricevuto elogi da tutti! Il sistema di misurazione Near-bit CIQTEK-QOILTECH CatLiD-I 675 è un completamento perfetto.