Applicazione del microscopio elettronico ad emissione di campo CIQTEK nello studio della foglia di rame.
La foglia di rame ad alte prestazioni è uno dei materiali chiave delle batterie agli ioni di litio, strettamente correlato alle prestazioni della batteria. Con la crescente domanda di maggiore autonomia e sicurezza per i prodotti elettronici e i veicoli elettrici, le batterie per lo stoccaggio di energia devono evolversi verso una maggiore capacità, densità e velocità, aumentando di conseguenza i requisiti per i materiali delle batterie. Per ottenere migliori prestazioni della batteria, è necessario migliorare gli indicatori tecnici complessivi della foglia di rame per batterie al litio, inclusi la qualità apparente, le prestazioni fisiche, la stabilità e l’uniformità della foglia di rame.
Analisi della microstruttura con tecnica SEM-EBSD
Nella scienza dei materiali, la composizione e la microstruttura determinano le proprietà meccaniche. Il microscopio elettronico a scansione (SEM) è uno strumento comunemente usato per caratterizzare la microstruttura superficiale dei materiali. Attraverso il SEM, è possibile osservare la morfologia superficiale della foglia di rame e comprendere la distribuzione dei grani. Inoltre, la tecnica EBSD è ampiamente utilizzata per analizzare la microstruttura dei materiali metallici. Configurando un rilevatore EBSD su un microscopio elettronico a scansione a emissione di campo, si può aiutare i ricercatori a stabilire la connessione tra processo, microstruttura e proprietà meccaniche.
La figura seguente mostra la morfologia superficiale della foglia di rame elettrolitico acquisita dal microscopio elettronico a scansione a emissione di campo SEM5000 di CIQTEK.
Quando la superficie del campione è sufficientemente piana, l’immagine ottenuta utilizzando il rilevatore EBSD del SEM può fornire un contrasto di canalizzazione elettronica (Electron Channelling Contrast Imaging o ECCI) del campione.
L’effetto di canalizzazione elettronica si riferisce al fatto che quando il fascio di elettroni incidente soddisfa le condizioni di diffrazione di Bragg, la riflessione degli elettroni da parte dei punti del reticolo è notevolmente ridotta, consentendo a un gran numero di elettroni di penetrare nel reticolo, mostrando un effetto di “canalizzazione”. Pertanto, per i materiali policristallini già lucidati in una superficie piana, l’intensità degli elettroni retrodiffusi dipende dall’orientamento relativo tra il fascio di elettroni incidente e i piani cristallini. Maggiore è la differenza di orientamento relativo dei grani, più forte è il segnale degli elettroni retrodiffusi e maggiore è il contrasto, quindi attraverso l’ECCI è possibile conoscere qualitativamente la distribuzione dell’orientamento dei grani.
Il vantaggio dell’ECCI è che l’area di osservazione sulla superficie del campione è più grande, quindi prima dell’acquisizione EBSD, è possibile utilizzare l’imaging ECCI per caratterizzare rapidamente la microstruttura della superficie del campione su scala macroscopica, osservare la dimensione dei grani, l’orientamento cristallino, le aree di deformazione, ecc., e poi utilizzare la tecnica EBSD per impostare una dimensione e un passo di scansione ragionevoli dell’area per calibrare l’orientamento cristallino nell’area di interesse. La combinazione di EBSD ed ECCI può sfruttare appieno i vantaggi della tecnologia di imaging dell’orientamento cristallino nella ricerca sui materiali.
CIQTEK utilizza la tecnologia di lucidatura della sezione trasversale con fascio ionico per ottenere una sezione trasversale liscia della foglia di rame, che soddisfa pienamente i requisiti di imaging ECCI e EBSD del microscopio elettronico a scansione.
La figura seguente mostra la caratterizzazione della foglia di rame elettrolitico mediante il microscopio elettronico a scansione a emissione di campo SEM5000 di CIQTEK.
La tecnica EBSD non solo può caratterizzare le dimensioni dei grani del campione, ma può anche rivelare informazioni sul tipo e la proporzione della tessitura del materiale, la proporzione dei bordi dei grani, ecc. Lo studio dell’evoluzione della microstruttura della foglia di rame elettrolitico combinando la preparazione del campione mediante lucidatura ionica con la tecnologia SEM + EBSD è significativo per valutare le differenze di effetto del processo, ottimizzare ulteriormente le proprietà elettrochimiche del materiale e quindi migliorare la durata del ciclo della batteria.
Riferimenti.
Nella prima metà del 2024, la produzione di veicoli elettrici è aumentata del 42,4%, con la produzione cumulativa in Cina che ha superato i 20 milioni di unità; la produzione di celle solari e computer e sistemi di controllo industriale è aumentata rispettivamente del 54,5% e del 34,1%.
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