ZEISS GeminiSEM

ประสิทธิภาพของวัสดุเชิงฟังก์ชันและอุปกรณ์ขั้นสูง เช่น แบตเตอรี่ เซลล์แสงอาทิตย์ และเซลล์เชื้อเพลิง ขึ้นอยู่กับโครงสร้างจุลภาคของวัสดุที่ใช้ เพื่อให้วัสดุคอมโพสิตเหล่านี้ให้ประสิทธิภาพตามที่ต้องการ การทำงานร่วมกันของวัสดุที่แตกต่างกันต้องเป็นไปอย่างสอดคล้องกัน

สดุหลักที่อยู่ในความสนใจในที่นี้คือ นิกเกิล แมงกานีส และโคบอลต์ แบตเตอรี่ประเภทนี้มีชื่อเรียกว่า Li-NMC, LNMC, NMC หรือ NCM การกำหนดชื่อ เช่น NCM 111, 523 ฯลฯ บ่งบอกถึงอัตราส่วนองค์ประกอบของนิกเกิล โคบอลต์ และแมงกานีสตามลำดับ ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นภาพตัดขวางของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีแคโทดชนิด NCM 111 การชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างจุลภาค รอยร้าวที่เกิดขึ้นทำให้พื้นที่ผิวของชั้น Solid Electrolyte Interphase (SEI) เพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลง

จากการตรวจสอบด้วยอิเล็กตรอนไมโครสโคป พบว่ามีความแตกต่างเชิงโครงสร้างระหว่าง NCM แต่ละชนิด โดยเมื่อพิจารณาปัจจัยการผลิตที่สำคัญอื่น ๆ แล้ว เมื่อมองในภาพตัดขวาง อนุภาคปฐมภูมิใน NCM 811 มีขนาดเล็กกว่าใน NCM 532 หรือ 111 อย่างชัดเจน ความแตกต่างของโครงสร้างเกรนย่อยอันโดดเด่นของวัสดุนี้สามารถสังเกตได้อย่างชัดเจนด้วยคุณสมบัติอันเป็นเอกลักษณ์ของอิเล็กตรอนไมโครสโคปจาก ZEISS เท่านั้น นั่นคือ เครื่องตรวจจับ Energy Selective Backscatter (EsB)

องค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ที่ดีขึ้นกว่าเดิมสามารถช่วยลดการเสื่อมสภาพทางกายภาพของวัสดุแคโทดได้ ด้วยกระบวนการทางเคมีที่ดีขึ้น จึงทำให้สามารถผลิตวัสดุแคโทดที่มีอนุภาคเกรนขนาดใหญ่ขึ้นได้

ภาพตัดขวางของเซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเต็มสแต็ก: การทำแผนที่ EDS (O, Al, F, Si และ C) การใช้สเปกโทรสโกปีแบบกระจายพลังงาน (Energy Dispersive Spectroscopy - EDS) สามารถช่วยยืนยันองค์ประกอบธาตุของวัตถุที่อยู่ภายใต้การวิเคราะห์ในกล้องจุลทรรศน์ได้

จากภาพนี้ พบว่ามีระดับฟลูออรีนตกค้างสูงที่ด้านของแคโทด ซึ่งเป็นสิ่งที่คาดการณ์ได้ในตัวอย่างที่ผ่านการใช้งานมานาน ฟลูออรีนพบได้ในอิเล็กโทรไลต์และรวมตัวกับชั้น SEI ซึ่งจะเพิ่มขึ้นตามอายุการใช้งาน แผ่นกั้นแยก Boehmite แสดงสัญญาณอะลูมิเนียมและออกซิเจนตามที่คาดไว้ คาร์บอนถูกใช้เป็นสารนำไฟฟ้าในสารยึดเกาะ และสามารถพบเห็นคาร์บอนได้ทั่วทั้งแบตเตอรี่ เนื่องจากพอลิเมอร์ของแผ่นกั้นแยกเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน

ขนาดเกรนและการกระจายตัวมีความสัมพันธ์โดยตรงกับลักษณะเฉพาะของวัสดุ หาปริมาณโครงสร้างผลึกของวัสดุของคุณตามมาตรฐานสากล คุณสามารถกำหนดลักษณะของตัวอย่างของคุณได้โดยใช้สามวิธีในการประเมินผล:

• วิธีการกำหนดพื้นที่ (Planimetric Method) สำหรับการสร้างขอบเขตเกรนใหม่โดยอัตโนมัติ
• วิธีการลากเส้นตัดผ่าน (Intercept Method) ด้วยกริดวัดที่หลากหลายสำหรับการตรวจจับแบบโต้ตอบและการนับจุดตัดขอบเกรน
• วิธีการเปรียบเทียบ (Comparison Method) สำหรับการประเมินภาพด้วยตนเองโดยใช้แผนภาพเปรียบเทียบ
  

ซอฟต์แวร์ ZEISS ZEN Intellesis ใช้อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องและโมเดลที่ฝึกไว้ล่วงหน้าเพื่อรู้จำเฟสอื่นและขอบเขตของเกรน เพียงคลิกเดียว คุณสามารถเลือกโมเดลการแบ่งกลุ่มอินสแตนซ์และกำหนดคลาสที่ต้องการจะแบ่งกลุ่มได้

มุมมองผลลัพธ์ประกอบด้วยภาพและผลการวิเคราะห์ทั้งหมดที่ดำเนินการ นอกจากนี้ยังมีภาพต้นฉบับแสดงให้เห็นด้วย คุณสามารถดูผลการวิเคราะห์ทั้งหมดได้ในมุมมองตารางที่ชัดเจน รวมถึงแผนภูมิแท่งสำหรับการกระจายตัวของขนาดเกรน