Thermo Scientific | Investigação de baterias com SEM para um melhor desempenho
Descubra o que pode ser revelado na estrutura e composição de baterias utilizando um microscópio eletrónico de varrimento de bancada.
O segredo para melhorar as especificações das baterias da nova geração é a miniaturização. O microscópio eletrónico de varrimento (SEM), é uma técnica inigualável para inspecionar e analisar materiais em nanoescala, melhorar os processos de produção ou detetar os motivos de falhas. Saiba como o SEM Phenom Desktop pode ser utilizado para aumentar o desempenho dos seus produtos.
O ciclo de produção da bateria é um processo longo que envolve várias etapas. São necessárias verificações intermédias para verificar a qualidade do sistema de produção, começando pela inspeção das matérias-primas até à produção dos componentes intermédios. Além disso, as verificações do produto final requerem que o sistema utilizado para as investigações seja altamente versátil. Os materiais isolantes das baterias são, por definição, não condutores. Quando se fazem imagens com um SEM, isto provoca uma acumulação de eletrões na superfície, comprometendo a qualidade da imagem final e escondendo frequentemente detalhes importantes. A fim de obter imagens perfeitas de estruturas de interesse, estão disponíveis diferentes soluções. A redução do nível de vácuo na câmara do SEM pode ajudar a descarregar a amostra, melhorando imediatamente a qualidade da imagem. O valor da intensidade de corrente que é aplicada também pode ser alterado para reduzir as interações e, quando se lida com amostras muito sensíveis, evitar danos superficiais. Se ambas as técnicas anteriormente mencionadas falharem, uma fina camada de ouro pode ser aplicada sobre a superfície, tornando-a condutora e pronta para a obtenção de imagens de alta resolução.
As matérias-primas, tais como os pós, podem ser facilmente analisadas a elevadas magnificações. As partículas podem, então, ser medidas para avaliar a granulometria e a distribuição da forma dentro da amostra. Com análises de software mais avançados, estas medições podem ser automatizadas, proporcionando resultados mais precisos e poupando muito tempo aos operadores.
Vantagens da microscopia eletrónica
- Acesso à magnificação de nanoescala
- Análise integrada e não destrutiva de EDS para medir localmente a composição química da amostra
- Rotinas automatizadas para recolher dados sobre poros, partículas e fibras, rapidamente e sem perda de tempo para o utilizador
- Reconstrução em 3D da superfície para medir a morfologia
- Com um microscópio eletrónico de varrimento, pode observar:
- Tamanho e granulometria dos pós utilizados como matéria-prima
- Tamanho e orientação dos poros e fibras em membranas isolantes
- Estrutura tridimensional dos elétrodos após processos de produção
- Resposta de materiais a solicitações elétricas ou térmicas
- Presença de contaminantes nas subcamadas da bateria
A forma e orientação da nanoestrutura dos elétrodos é crucial para garantir que as baterias tenham uma longa duração e alta eficiência. Em particular, o detetor de eletrões secundário (SED) pode ser utilizado para inspecionar a morfologia e topografia de superfície da amostra. Com um detetor de eletrões retro difundido (BSED), a imagem mostrará um contraste diferente para áreas com diferentes composições. É uma ferramenta formidável, combinada com o detetor de energia dispersiva de energia (EDS), na busca de contaminações e identificação de áreas a analisar. As amostras de interesse podem também ser inclinadas e movimentadas para as inspecionar de diferentes perspetivas. A forma a partir de sombras e reconstruções estereoscópicas podem ser utilizadas para criar modelos tridimensionais da superfície e avaliar a sua forma e rugosidade. A inspeção do comportamento a diferentes temperaturas, ou enquanto a amostra estiver ligada a uma fonte de alimentação, também é possível via SEM. Este teste fornecerá informação valiosa sobre as propriedades físicas e químicas da amostra quando exposta a ambientes críticos durante o seu ciclo de vida.
Fonte: Thermo