ZEISS GeminiSEM

El rendimiento de materiales funcionales y dispositivos avanzados como baterías, células solares y pilas de combustible depende de la microestructura del material utilizado. Para que estos materiales compuestos ofrezcan el rendimiento deseado, debe funcionar la interacción entre muchos materiales diferentes.

Aquí nos centramos en los materiales níquel, manganeso y cobalto. Este tipo de batería se denomina Li-NMC, LNMC, NMC o NCM. Las denominaciones NCM 111, 523, etc. indican la respectiva proporción de composición de níquel, cobalto y manganeso. El ejemplo muestra la sección transversal de una batería de iones de litio con un cátodo fabricado con NCM 111. La carga y descarga de las baterías de iones de litio provoca cambios en la microestructura. Se producen grietas que aumentan la superficie de la capa SEI. Esto reduce el rendimiento de la batería.

Utilizando un microscopio electrónico, podemos ver que existen diferencias estructurales entre las variantes NCM cuando se tienen en cuenta fundamentalmente otros factores de producción. Vistas en sección transversal, las partículas primarias de 811 son mucho más pequeñas que las de 532 o 111. Este excelente contraste de material de la estructura subgranular sólo es visible con una característica exclusiva de los microscopios electrónicos de ZEISS: el detector de retrodispersión selectiva de energía (EsB).

Una mejor composición de los electrolitos puede conducir a un menor desgaste físico de los materiales del cátodo. Con mejores procesos químicos, se pueden producir materiales catódicos con partículas de grano más grande.

Sección transversal de una pila de iones de litio: Cartografía EDS (O, Al, F, Si y C). Es posible utilizar la espectroscopia de energía dispersiva (EDS) para confirmar la composición elemental de los objetos investigados en el microscopio.

Esta imagen confirma altos niveles de flúor residual en el lado del cátodo, como era de esperar en una muestra envejecida. El flúor se encuentra en el electrolito y se une a una capa SEI que aumenta con el envejecimiento. El separador de boehmita muestra señales de aluminio y oxígeno, como era de esperar. El carbono se utiliza como agente conductor en el aglutinante. Como el polímero del separador es un hidrocarburo, esto significa que puede verse carbono en toda la batería.

El tamaño y la distribución del grano están directamente relacionados con las características del material. Cuantifique la estructura cristalográfica de sus materiales de acuerdo con las normas internacionales. Puede caracterizar sus muestras utilizando tres métodos de evaluación:

• Método planimétrico para la reconstrucción automática de los límites de grano
• Método de intercepción con una variedad de rejillas de medición diferentes para la detección interactiva y el recuento de las intersecciones de los límites de grano
• Método de comparación para la evaluación manual de imágenes con diagramas de comparación
  

El software ZEISS ZEN Intellesis utiliza algoritmos de aprendizaje automático y un modelo preentrenado para reconocer la fase extraña y los límites de grano. Con un solo clic podrá seleccionar el modelo de segmentación de instancias y la clase que desea segmentar.

La vista de resultados contiene todas las imágenes y resultados del análisis realizado. También se muestran las imágenes originales. Puede ver todos los resultados del análisis en una vista de tabla clara, así como en un gráfico de barras para la distribución granulométrica.