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As baterias de lítio-metal de estado sólido (SSLMBs) são amplamente reconhecidas como a fonte de energia de próxima geração para veículos elétricos e armazenamento de energia em larga escala, oferecendo alta densidade de energia e excelente segurança. No entanto, sua comercialização tem sido limitada pela baixa condutividade iônica dos eletrólitos sólidos e pela baixa estabilidade interfacial na interface sólido-sólido entre eletrodos e eletrólitos. Apesar do progresso significativo na melhoria da condutividade iônica, a falha interfacial sob alta densidade de corrente ou operação em baixa temperatura permanece um grande obstáculo. Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Feiyu Kang, Prof. Yanbing He, Prof. Associado Wei Lü e Prof. Assistente Tingzheng Hou do Instituto de Pesquisa de Materiais da Escola Internacional de Pós-Graduação de Shenzhen (SIGS) da Universidade Tsinghua, em colaboração com o Prof. Quanhong Yang da Universidade de Tianjin, propôs um Novo conceito de design de uma interface de eletrólito sólido dúctil (SEI) Para enfrentar esse desafio. Seu estudo, intitulado “Uma interface de eletrólito sólido dúctil para baterias de estado sólido” , foi publicado recentemente em Natureza . O CIQTEK FE-SEM permite a caracterização de interfaces em alta resolução. Neste estudo, a equipe de pesquisa utilizou o Microscópio eletrônico de varredura por emissão de campo CIQTEK ( SEM4000X ) para caracterização microestrutural da interface sólido-sólido. O MEV-FEG da CIQTEK forneceu Imagens de alta resolução e excelente contraste de superfície. , permitindo aos pesquisadores observar com precisão a evolução da morfologia e a integridade interfacial durante a ciclagem eletroquímica. SEI dúctil: um novo caminho além da abordagem "apenas baseada na resistência" Paradigma As SEIs tradicionais ricas em inorgânicos, embora mecanicamente rígidas, tendem a sofrer fraturas frágeis durante os ciclos de carga e descarga, levando ao crescimento de dendritos de lítio e a uma cinética interfacial deficiente. A equipe da Universidade de Tsinghua rompeu com o paradigma de "apenas resistência" ao enfatizar a "ductilidade" como um critério de projeto fundamental para materiais de SEI. Usando a razão de Pugh (B/G ≥ 1,75) como indicador de ductilidade e triagem assistida por IA, eles identificaram o sulfeto de prata (Ag₂S) e o fluoreto de prata (AgF) como componentes inorgânicos promissores com deformabilidade superior e baixas barreiras de difusão de íons de lítio. Partindo desse conceito, os pesquisadores desenvolveram um eletrólito sólido composto orgânico-inorgânico contendo aditivos de AgNO₃ e cargas de Ag/LLZTO (Li₆,₇₅La₃Zr₁,₅Ta₀,₅O₁₂). Durante a operação da bateria, uma reação de deslocamento in situ transformou os componentes frágeis da SEI de Li₂S/LiF em camadas dúcteis de Ag₂S/AgF, formando uma estrutura de SEI com gradiente de "exterior macio e interior resistente". Esse design multicamadas dissipa eficazmente a tensão interfacial, mantém a integridade est...

Baterias de íons de sódio (SIBs) estão atraindo atenção como uma alternativa econômica às baterias de íons de lítio, graças ao abundante teor de sódio na crosta terrestre (2,6% vs. 0,0065% para o lítio). Apesar disso, as SIBs ainda ficam atrás em densidade energética, destacando a necessidade de materiais de eletrodo de alta capacidade. O carbono duro é um forte candidato para ânodos de SIBs devido ao seu baixo potencial de armazenamento de sódio e alta capacidade. No entanto, fatores como distribuição de microdomínios de grafite, poros fechados e concentração de defeitos impactam significativamente a eficiência coulômbica inicial (ICE) e a estabilidade. Estratégias de modificação enfrentam limites. A dopagem de heteroátomos pode aumentar a capacidade, mas reduzir a ICE. A CVD tradicional ajuda a formar poros fechados, mas sofre com a lenta decomposição do metano, ciclos longos e acúmulo de defeitos. Equipe do professor Yan Yu na Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) utilizou o Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) CIQTEK para investigar a morfologia de vários materiais de carbono duro. A equipe desenvolveu um método de deposição química de vapor (CVD) assistida por catalisador para promover a decomposição de CH₄ e regular a microestrutura do carbono duro. Catalisadores de metais de transição, como Fe, Co e Ni, reduziram efetivamente a barreira energética para a decomposição de CH₄, melhorando assim a eficiência e reduzindo o tempo de deposição. No entanto, Co e Ni tenderam a causar grafitização excessiva do carbono depositado, formando estruturas alongadas semelhantes à grafite tanto na direção lateral quanto na direção da espessura, o que dificultou o armazenamento e o transporte de íons sódio. Em contraste, Fe facilitou o rearranjo adequado do carbono, resultando em uma microestrutura otimizada com menos defeitos e domínios de grafite bem desenvolvidos. Essa otimização reduziu o armazenamento irreversível de sódio, aumentou a eficiência coulômbica inicial (ICE) e aumentou a disponibilidade de sítios reversíveis de armazenamento de Na⁺. Como resultado, a amostra otimizada de carbono duro (HC-2) atingiu uma impressionante capacidade reversível de 457 mAh g⁻¹ e um alto ICE de 90,6%. Além disso, a difração de raios X (XRD) in situ e a espectroscopia Raman in situ confirmaram um mecanismo de armazenamento de sódio baseado em adsorção, intercalação e preenchimento de poros. O estudo foi publicado em Materiais Funcionais Avançados sob o título: Engenharia de deposição química de vapor assistida por catalisador de carbono duro com poros fechados abundantes para baterias de íons de sódio de alto desempenho. Conforme ilustrado na Figura 1a, o carbono duro foi sintetizado por meio de um método de deposição química de vapor (CVD) assistido por catalisador, utilizando carbono poroso comercial como precursor e metano (CH₄) como gás de alimentação. A Figura 1d mostra as energias de adsorção de CH₄ e seus intermediários desidrogenados em ca...

A equipe do professor Yan Yu na USTC utilizou o CIQTEK SenlatamentoEelétronMmicroscópio SEM3200 para estudar a morfologia pós-ciclagem. Desenvolveu carbono amorfo com defeitos controláveis como material candidato para uma camada de interface artificial, equilibrando potassiofilicidade e atividade catalítica. A equipe de pesquisa preparou uma série de materiais de carbono com diferentes graus de defeitos (designados como SC-X, onde X representa a temperatura de carbonização) regulando a temperatura de carbonização. O estudo constatou que o SC-800, com defeitos excessivos, causou decomposição substancial do eletrólito, resultando em um filme SEI irregular e ciclo de vida reduzido. O SC-2300, com o menor número de defeitos, apresentou afinidade insuficiente pelo potássio e induziu facilmente o crescimento dendrítico do potássio. O SC-1600, que possuía uma camada de carbono localmente ordenada, exibiu uma estrutura de defeitos otimizada, alcançando o melhor equilíbrio entre potassiofilia e atividade catalítica. Ele conseguiu regular a decomposição do eletrólito e formar um filme SEI denso e uniforme. Os resultados experimentais demonstraram que o SC-1600@K apresentou estabilidade de ciclo de longo prazo por até 2.000 horas sob uma densidade de corrente de 0,5 mA cm-2 e uma capacidade de 0,5 mAh cm-2. Mesmo sob densidade de corrente mais alta (1 mA cm-2) e capacidade (1 mAh cm-2), manteve excelente desempenho eletroquímico com ciclos estáveis superiores a 1.300 horas. Em testes de célula completa, quando pareado com um eletrodo positivo PTCDA, manteve 78% de retenção de capacidade após 1.500 ciclos a uma densidade de corrente de 1 A/g, demonstrando excelente estabilidade de ciclo. Esta pesquisa, intituladafoi publicado emMateriais Avançados.Figura 1:Apresentam-se os resultados da análise microestrutural de amostras de carbono (SC-800, SC-1600 e SC-2300) preparadas em diferentes temperaturas de carbonização. Por meio de técnicas como difração de raios X (XRD), espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) e espalhamento de raios X de grande angular (WAXS), foram analisadas a estrutura cristalina, o nível de defeitos e a dopagem com oxigênio e nitrogênio dessas amostras. Os resultados mostraram que, à medida que a temperatura de carbonização aumentava, os defeitos nos materiais de carbono diminuíam gradualmente e a estrutura cristalina tornava-se mais ordenada. Figura 2:A distribuição da densidade de corrente durante o crescimento do potássio metálico em diferentes eletrodos negativos compósitos foi analisada por meio de simulação de elementos finitos. Os resultados da simulação mostraram que o eletrodo compósito SC-1600@K apresentou uma distribuição de corrente uniforme durante a deposição de potássio, o que contribuiu para a supressão eficaz do crescimento dendrítico. Além disso, o módulo de Young da camada SEI foi medido por microscopia de força atômica (AFM), e os resultados mostraram que a camada SEI no eletrodo SC-1600@K ap...

A folha de cobre e lítio de alto desempenho é um dos principais materiais para baterias de íons de lítio e está intimamente relacionada ao desempenho da bateria. Com a crescente demanda por maior capacidade, maior densidade e carregamento mais rápido em dispositivos eletrônicos e veículos de novas energias, os requisitos para materiais de bateria também aumentaram. Para obter um melhor desempenho da bateria, é necessário melhorar os indicadores técnicos gerais da folha de cobre-lítio, incluindo a qualidade da superfície, propriedades físicas, estabilidade e uniformidade. Análise da microestrutura usando técnica de microscópio eletrônico de varredura-EBSD Na ciência dos materiais, a composição e a microestrutura determinam as propriedades mecânicas. Microscópio Eletrônico de Varredura(SEM) é um instrumento científico comumente utilizado para a caracterização superficial de materiais, permitindo a observação da morfologia superficial da folha de cobre e a distribuição dos grãos. Além disso, a difração de retroespalhamento de elétrons (EBSD) é uma técnica de caracterização amplamente utilizada para analisar a microestrutura de materiais metálicos. Ao configurar um detector EBSD em um microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo, os pesquisadores podem estabelecer a relação entre processamento, microestrutura e propriedades mecânicas. A figura abaixo mostra a morfologia da superfície da folha de cobre eletrolítico capturada pelo CIQTEK Emissão de campo SEM5000 Superfície lisa de folha de cobre/2kV/ETD Superfície fosca de folha de cobree/2kV/ETD Quando a superfície da amostra é suficientemente plana, a imagem de contraste do canal de elétrons (ECCI) pode ser obtida usando o detector de retroespalhamento SEM. O efeito de canalização de elétrons refere-se a uma redução significativa na reflexão de elétrons a partir de pontos da rede cristalina quando o feixe de elétrons incidente satisfaz a condição de difração de Bragg, permitindo que muitos elétrons penetrem na rede e exibam um efeito de "canalização". Portanto, para materiais policristalinos planos polidos, a intensidade dos elétrons retroespalhados depende da orientação relativa entre o feixe de elétrons incidente e os planos cristalinos. Grãos com maior desorientação produzirão sinais de elétrons retroespalhados mais fortes e maior contraste, permitindo a determinação qualitativa da distribuição de orientação de grãos através de ECCI. A vantagem do ECCI reside na sua capacidade de observar uma área maior na superfície da amostra. Portanto, antes da aquisição do EBSD, a imagem ECCI pode ser usada para rápida caracterização macroscópica da microestrutura na superfície da amostra, incluindo observação do tamanho do grão, orientação cristalográfica, zonas de deformação, etc. e tamanho do passo para calibração da orientação cristalográfica nas regiões de interesse. A combinação de EBSD e ECCI utiliza plenamente as vantagens das técnicas de imagem de orientação cristalográfica na pesquisa de m...

I. Bateria de íon de lítio   A bateria de íons de lítio é uma bateria secundária, que depende principalmente de íons de lítio que se movem entre os eletrodos positivos e negativos para funcionar. Durante o processo de carga e descarga, os íons de lítio são incorporados e desencaixados entre os dois eletrodos através do diafragma, e o armazenamento e liberação de energia de íons de lítio são alcançados através da reação redox do material do eletrodo.   A bateria de íon de lítio consiste principalmente em material de eletrodo positivo, diafragma, material de eletrodo negativo, eletrólito e outros materiais. Dentre eles, o diafragma da bateria de íons de lítio desempenha um papel na prevenção do contato direto entre os eletrodos positivo e negativo e permite a passagem livre dos íons de lítio no eletrólito, proporcionando um canal microporoso para o transporte de íons de lítio.   O tamanho dos poros, o grau de porosidade, a uniformidade de distribuição e a espessura do diafragma da bateria de íons de lítio afetam diretamente a taxa de difusão e a segurança do eletrólito, o que tem um grande impacto no desempenho da bateria. Se o tamanho dos poros do diafragma for muito pequeno, a permeabilidade dos íons de lítio será limitada, afetando o desempenho de transferência dos íons de lítio na bateria e fazendo com que a resistência da bateria aumente. Se a abertura for muito grande, o crescimento de dendritos de lítio poderá perfurar o diafragma, causando acidentes como curtos-circuitos ou explosões.   Ⅱ. A aplicação da microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo na detecção de diafragma de lítio   O uso da microscopia eletrônica de varredura pode observar o tamanho dos poros e a uniformidade de distribuição do diafragma, mas também na seção transversal do diafragma multicamadas e revestido para medir a espessura do diafragma. Os materiais de diafragma comerciais convencionais são principalmente filmes microporosos preparados a partir de materiais de poliolefina, incluindo filmes de polietileno (PE), polipropileno (PP) de camada única e filmes compostos de três camadas de PP/PE/PP. Os materiais poliméricos de poliolefina são isolantes e não condutores e são muito sensíveis aos feixes de elétrons, o que pode levar a efeitos de carga quando observados sob alta tensão, e a estrutura fina dos diafragmas poliméricos pode ser danificada por feixes de elétrons. O microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo SEM5000, desenvolvido independentemente pela GSI, tem capacidade de baixa tensão e alta resolução e pode observar diretamente a estrutura fina da superfície do diafragma em baixa tensão sem danificar o diafragma.   O processo de preparação do diafragma é dividido principalmente em dois tipos de métodos seco e úmido. O método seco é o método de alongamento por fusão, incluindo o processo de alongamento unidirecional e o processo de alongamento bidirecional, o processo é simples, tem baixos custos de fabricaç...

Em janeiro de 2022, o sistema de medição de acompanhamento de quase bits CatLiD-I 675 fornecido pela CIQTEK-QOILTECH obteve uma operação bem-sucedida no campo de gás Linxingzhong localizado no local de transição entre a encosta de Yishaan e a zona de dobra flexural de Jinxi em Ordos Bacia, que as partes relacionadas bem reconheceram. A litologia da parte superior e inferior da camada alvo deste poço é principalmente argilito e argilito carbonáceo. A camada de carvão está enterrada a uma grande profundidade e há menos dados de referência disponíveis nos poços circundantes. A seção do veio de carvão está sujeita ao colapso da parede e vazamento do poço, perfuração presa no fundo do poço, perfuração enterrada e outros acidentes complicados. Além disso, o ajuste da inclinação do poço é grande devido ao avanço do pouso. A broca próxima CIQTEK-QOILTECH CatLiD-I 675 foi captada em 2.208 m e a curva de reteste correspondeu à instrumentação superior, fornecendo dados para orientação para fornecer um ponto de pouso preciso.     Ao pousar, devido ao avanço da camada de carvão, a trajetória desce até o fundo da camada de carvão, e a curva gama da broca próxima mede o padrão de curva completa da camada de carvão de cima para baixo, o que fornece uma base para avaliar posteriormente a posição da trajetória do poço dentro da camada de carvão. A mudança da curva gama da broca próxima na perfuração é óbvia com alta resolução e avalia com precisão a posição dentro e fora da camada de carvão e dentro da camada de carvão. A mudança precisa do valor da ganga na camada de carvão pode determinar efetivamente a localização da trajetória, o que melhora a taxa de encontro de perfuração e a suavidade da trajetória do poço.     A seção de serviço deste poço é de 2.208-3.208m, com metragem acumulada de 1.000m e uma taxa de perfuração de 91,7%; uma viagem para perfurar até a profundidade de conclusão, com um tempo de fundo de poço acumulado de 168 horas, 53,5 horas de perfuração pura e uma velocidade média de perfuração mecânica de 18,69m/h, o que encurta bastante o ciclo de perfuração! As equipes locais da CIQTEK-QOILTECH e equipes relacionadas trabalharam juntas para encurtar o ciclo de perfuração, aumentar a taxa de perfuração, reduzir o risco e, finalmente, receberam muitos elogios de todos! O sistema de medição de quase bits CIQTEK-QOILTECH CatLiD-I 675 é uma conclusão perfeita.