در زمینه تحقیق و توسعه باتری‌های لیتیوم-یونی، درک تغییرات دینامیکی در ریزساختار مواد الکترود در طول فرآیندهای شارژ و دشارژ بسیار مهم است. روش‌های سنتی تشخیص آفلاین نمی‌توانند این تغییرات را در زمان واقعی ثبت کنند، در حالی که ظهور تکنیک‌های توصیف درجا، ابزاری قدرتمند را در اختیار محققان قرار می‌دهد. شرکت فناوری داندونگ تونگدا با بهره‌گیری از تخصص خود در فناوری پراش اشعه ایکس (پراش اشعه ایکس (XRD))، یک روش درجا برای شناسایی و تعیین مشخصات باتری‌ها توسعه داده است.لوازم جانبی باتریبرای تحقیقات باتری، که دریچه‌ای کارآمد برای بررسی فرآیندهای واکنش درون جعبه سیاه باتری‌ها ارائه می‌دهد.

اصل فنی: پایش پویای تغییرات در مقیاس میکرو در مواد باتری

هدف اصلی طراحی داندونگ تونگدالوازم جانبی باتری اصلیهدف از این کار، امکان نظارت بلادرنگ بر تکامل ساختار کریستالی مواد الکترود با استفاده از فناوری پراش اشعه ایکس (پراش اشعه ایکس (XRD)) در حین عملکرد عادی باتری (در حین شارژ و دشارژ) است.

این وسیله جانبی معمولاً باید با یک سیستم تست الکتروشیمیایی (مانند سیستم تست باتری زمین) و یک پراش‌سنج اشعه ایکس (مانند مدل تی دی-3500 شرکت تونگدا فناوری) به صورت هم‌افزایی کار کند. این وسیله یک محفظه باتری تخصصی تشکیل می‌دهد که به اشعه ایکس اجازه می‌دهد در حین کار به مواد الکترود باتری نفوذ کرده و آنها را بررسی کند. نکته کلیدی در طراحی مواد پنجره (مانند پنجره‌های بریلیوم) با نرخ جذب اشعه ایکس بسیار پایین روی اجزای باتری است که تابش و انتشار مؤثر اشعه ایکس را تضمین می‌کند. همزمان، این وسیله جانبی، الکترودها، عایق‌ها و اجزای آب‌بندی لازم را برای اطمینان از واکنش‌های الکتروشیمیایی طبیعی و حفظ آب‌بندی عالی در حین آزمایش، ادغام می‌کند.

عملکردهای کلیدی و ارزش کاربردی

ارزش این وسیله جانبی باتری درجا در توانایی آن در کمک به محققان برای مشاهده شهودی و پویای مجموعه‌ای از تغییرات میکروسکوپی در مواد الکترود در طول فرآیندهای شارژ و دشارژ باتری نهفته است:

• مشاهده‌ی فرآیندهای گذار فاز در زمان واقعی: بسیاری از مواد الکترود در طول ورود و خروج یون لیتیوم، دچار گذار فاز می‌شوند. پراش اشعه ایکس (XRD) درجا می‌تواند تشکیل، ناپدید شدن و تبدیل این فازها را در زمان واقعی ثبت کند، که برای درک مکانیسم‌های واکنش باتری بسیار مهم است.

• نظارت بر تغییرات پارامترهای شبکه: با ردیابی دقیق تغییرات در پیک‌های پراش پراش اشعه ایکس (XRD)، می‌توان تغییرات ظریف در پارامترهای شبکه را محاسبه کرد که نشان‌دهنده انبساط و انقباض شبکه است. این امر ارتباط نزدیکی با معیارهای عملکرد باتری مانند پلتفرم‌های ولتاژ و طول عمر چرخه دارد.

• آشکار کردن مکانیسم‌های کاهش ظرفیت: کاهش ظرفیت در طول چرخه باتری اغلب به تخریب ساختاری مواد الکترود، واکنش‌های جانبی و سایر عوامل مربوط می‌شود. پایش درجا می‌تواند تخریب عملکرد الکتروشیمیایی را با تغییرات ساختاری مرتبط کند و بینش‌های مستقیمی برای بهبود مواد باتری و بهینه‌سازی طراحی ارائه دهد.

• تسریع توسعه مواد جدید: برای ارزیابی مواد الکترود جدید، فناوری پراش اشعه ایکس (XRD) درجا می‌تواند به سرعت اطلاعات کلیدی در مورد پایداری ساختاری و مسیرهای واکنش ارائه دهد و روند تحقیق و توسعه را سرعت بخشد.