Aplicaciones

Las baterías de iones de sodio (SIB) están ganando popularidad como una alternativa rentable a las baterías de iones de litio, gracias al abundante contenido de sodio en la corteza terrestre (2,6 % frente al 0,0065 % del litio). A pesar de ello, las SIB aún presentan una densidad energética inferior, lo que pone de relieve la necesidad de materiales de electrodos de alta capacidad. El carbono duro es un candidato sólido para los ánodos SIB debido a su bajo potencial de almacenamiento de sodio y su alta capacidad. Sin embargo, factores como la distribución de microdominios de grafito, los poros cerrados y la concentración de defectos afectan significativamente la eficiencia coulombiana inicial (ICE) y la estabilidad. Las estrategias de modificación presentan limitaciones. El dopaje con heteroátomos puede aumentar la capacidad, pero reducir la ICE. La deposición química de vapor (CVD) tradicional ayuda a formar poros cerrados, pero presenta una lenta descomposición del metano, ciclos largos y acumulación de defectos. El equipo del profesor Yan Yu en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) utilizó el Microscopio electrónico de barrido (SEM) CIQTEK Para investigar la morfología de diversos materiales de carbono duro, el equipo desarrolló un método de deposición química en fase de vapor (CVD) asistida por catalizador para promover la descomposición de CH₄ y regular la microestructura del carbono duro. Los catalizadores de metales de transición, como Fe, Co y Ni, redujeron eficazmente la barrera energética para la descomposición de CH₄, mejorando así la eficiencia y acortando el tiempo de deposición. Sin embargo, el Co y el Ni tendían a causar una grafitización excesiva del carbono depositado, formando estructuras alargadas similares al grafito, tanto en dirección lateral como en dirección de espesor, lo que dificultaba el almacenamiento y el transporte de iones de sodio. Por el contrario, el Fe facilitaba una reorganización adecuada del carbono, lo que resultaba en una microestructura optimizada con menos defectos y dominios de grafito bien desarrollados. Esta optimización reducía el almacenamiento irreversible de sodio, mejoraba la eficiencia coulombiana inicial (ICE) y aumentaba la disponibilidad de sitios de almacenamiento reversibles de Na⁺. Como resultado, la muestra de carbono duro optimizada (HC-2) alcanzó una impresionante capacidad reversible de 457 mAh g⁻¹ y un alto índice de combustión (ICE) del 90,6 %. Además, la difracción de rayos X (DRX) in situ y la espectroscopia Raman in situ confirmaron un mecanismo de almacenamiento de sodio basado en la adsorción, la intercalación y el llenado de poros. El estudio se publicó en Materiales funcionales avanzados bajo el título: Ingeniería de deposición química de vapor asistida por catalizador de carbono duro con abundantes poros cerrados para baterías de iones de sodio de alto rendimiento. Como se ilustra en la Figura 1a, el carbono duro se sintetizó mediante un método de deposición ...

El equipo del profesor Yan Yu en la USTC utilizó el CIQTEK SenvasemilectrónMETROmicroscopio SEM3200 Para estudiar la morfología posciclado, se desarrolló carbono amorfo con defectos controlables como material candidato para una capa de interfaz artificial que equilibra la potasiofilicidad y la actividad catalítica. El equipo de investigación preparó una serie de materiales de carbono con diferentes grados de defectos (denominados SC-X, donde X representa la temperatura de carbonización) mediante la regulación de dicha temperatura. El estudio reveló que el SC-800, con un exceso de defectos, provocó una descomposición electrolítica considerable, lo que resultó en una película de SEI irregular y una reducción de la vida útil. El SC-2300, con el menor número de defectos, presentó una afinidad insuficiente por el potasio e indujo fácilmente el crecimiento dendrítico de potasio. El SC-1600, con una capa de carbono localmente ordenada, presentó una estructura de defectos optimizada, logrando el mejor equilibrio entre potasiofilicidad y actividad catalítica. Logró regular la descomposición electrolítica y formar una película de SEI densa y uniforme. Los resultados experimentales demostraron que SC-1600@K exhibió estabilidad de ciclo a largo plazo por hasta 2000 horas bajo una densidad de corriente de 0,5 mA cm-2 y una capacidad de 0,5 mAh cm-2Incluso con una mayor densidad de corriente (1 mA cm-2) y capacidad (1 mAh cm-2), mantuvo un excelente rendimiento electroquímico con ciclos estables que superaron las 1300 horas. En pruebas de celda completa, al combinarse con un electrodo positivo PTCDA, mantuvo una retención de capacidad del 78 % después de 1500 ciclos a una densidad de corriente de 1 A/g, demostrando una estabilidad de ciclo excepcional. Esta investigación, tituladafue publicado enMateriales avanzados.Figura 1:Se presentan los resultados del análisis microestructural de muestras de carbono (SC-800, SC-1600 y SC-2300) preparadas a diferentes temperaturas de carbonización. Mediante técnicas como difracción de rayos X (DRX), espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y dispersión de rayos X de ángulo amplio (WAXS), se analizaron la estructura cristalina, el nivel de defectos y el dopaje con oxígeno y nitrógeno de estas muestras. Los resultados mostraron que, a medida que aumentaba la temperatura de carbonización, los defectos en los materiales de carbono disminuían gradualmente y la estructura cristalina se volvía más ordenada. Figura 2:Se analizó la distribución de la densidad de corriente durante el crecimiento del metal potasio en diferentes electrodos negativos compuestos mediante simulación de elementos finitos. Los resultados de la simulación mostraron que el electrodo compuesto SC-1600@K presentó una distribución de corriente uniforme durante la deposición de potasio, lo que contribuyó a suprimir eficazmente el crecimiento dendrítico. Además, se midió el módulo de Young de la capa SEI mediante microscopía de fuer...

La lámina de cobre y litio de alto rendimiento es uno de los materiales clave para las baterías de iones de litio y está estrechamente relacionada con el rendimiento de la batería. Con la creciente demanda de mayor capacidad, mayor densidad y carga más rápida en dispositivos electrónicos y vehículos de nueva energía, también han aumentado los requisitos para los materiales de las baterías. Para lograr un mejor rendimiento de la batería, es necesario mejorar los indicadores técnicos generales de la lámina de cobre y litio, incluida la calidad de la superficie, las propiedades físicas, la estabilidad y la uniformidad. Análisis de microestructura mediante microscopio electrónico de barrido-técnica EBSD En la ciencia de los materiales, la composición y la microestructura determinan las propiedades mecánicas. Microscopio electrónico de barrido(SEM) es un instrumento científico comúnmente utilizado para la caracterización de superficies de materiales, que permite observar la morfología de la superficie de las láminas de cobre y la distribución de los granos. Además, la difracción de retrodispersión de electrones (EBSD) es una técnica de caracterización ampliamente utilizada para analizar la microestructura de materiales metálicos. Al configurar un detector EBSD en un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo, los investigadores pueden establecer la relación entre el procesamiento, la microestructura y las propiedades mecánicas. La siguiente figura muestra la morfología de la superficie de la lámina de cobre electrolítico capturada por el CIQTEK SEM5000 de emisión de campo Superficie lisa de lámina de cobre/2kV/ETD Superficie mate de lámina de cobree/2kV/ETD Cuando la superficie de la muestra es suficientemente plana, se pueden obtener imágenes de contraste del canal de electrones (ECCI) utilizando el detector de retrodispersión SEM. El efecto de canalización de electrones se refiere a una reducción significativa en la reflexión de los electrones desde los puntos de la red cristalina cuando el haz de electrones incidente satisface la condición de difracción de Bragg, lo que permite que muchos electrones penetren en la red y exhiban un efecto de "canalización". Por lo tanto, para materiales policristalinos planos pulidos, la intensidad de los electrones retrodispersados ​​depende de la orientación relativa entre el haz de electrones incidente y los planos del cristal. Los granos con una mayor desorientación producirán señales de electrones retrodispersados ​​más fuertes y un mayor contraste, lo que permitirá la determinación cualitativa de la distribución de la orientación del grano a través de ECCI. La ventaja del ECCI radica en su capacidad de observar un área más grande en la superficie de la muestra. Por lo tanto, antes de la adquisición de EBSD, se pueden utilizar imágenes ECCI para una caracterización macroscópica rápida de la microestructura en la superficie de la muestra, incluida la observación del tamaño de grano, la orientación cr...

I. Batería de iones de litio   La batería de iones de litio es una batería secundaria, que depende principalmente de que los iones de litio se muevan entre los electrodos positivo y negativo para funcionar. Durante el proceso de carga y descarga, los iones de litio se incrustan y desincrustan de un lado a otro entre los dos electrodos a través del diafragma, y ​​el almacenamiento y liberación de energía de iones de litio se logra mediante la reacción redox del material del electrodo.   La batería de iones de litio se compone principalmente de material de electrodo positivo, diafragma, material de electrodo negativo, electrolito y otros materiales. Entre ellos, el diafragma de la batería de iones de litio desempeña un papel en la prevención del contacto directo entre los electrodos positivo y negativo y permite el paso libre de los iones de litio en el electrolito, proporcionando un canal microporoso para el transporte de iones de litio.   El tamaño de los poros, el grado de porosidad, la uniformidad de distribución y el grosor del diafragma de la batería de iones de litio afectan directamente la velocidad de difusión y la seguridad del electrolito, lo que tiene un gran impacto en el rendimiento de la batería. Si el tamaño de los poros del diafragma es demasiado pequeño, la permeabilidad de los iones de litio es limitada, lo que afecta el rendimiento de transferencia de los iones de litio en la batería y aumenta la resistencia de la batería. Si la apertura es demasiado grande, el crecimiento de dendritas de litio puede perforar el diafragma y provocar accidentes como cortocircuitos o explosiones.   Ⅱ. La aplicación de la microscopía electrónica de barrido por emisión de campo en la detección de diafragma de litio.   El uso de microscopía electrónica de barrido puede observar el tamaño de los poros y la uniformidad de distribución del diafragma, pero también en la sección transversal del diafragma recubierto y multicapa para medir el espesor del diafragma. Los materiales de diafragma comerciales convencionales son en su mayoría películas microporosas preparadas a partir de materiales de poliolefina, incluidas películas de una sola capa de polietileno (PE), polipropileno (PP) y películas compuestas de tres capas de PP/PE/PP. Los materiales poliméricos de poliolefina son aislantes y no conductores, y son muy sensibles a los haces de electrones, lo que puede provocar efectos de carga cuando se observan bajo alto voltaje, y los haces de electrones pueden dañar la estructura fina de los diafragmas de polímero. El microscopio electrónico de barrido de emisión de campo SEM5000, desarrollado independientemente por GSI, tiene la capacidad de bajo voltaje y alta resolución, y puede observar directamente la estructura fina de la superficie del diafragma a bajo voltaje sin dañar el diafragma.   El proceso de preparación del diafragma se divide principalmente en dos tipos de métodos secos y húmedos. El método seco es el método de e...

En enero de 2022, el sistema de medición de seguimiento cercano a la broca CatLiD-I 675 proporcionado por CIQTEK-QOILTECH logró una operación exitosa en el campo de gas Linxingzhong ubicado en la ubicación de transición entre la pendiente de Yishaan y la zona de pliegue de flexión de Jinxi en Ordos. Cuenca, que las partes relacionadas reconocieron bien. La litología de la parte superior e inferior de la veta de la capa objetivo de este pozo es principalmente lutita y lutita carbonosa. La veta de carbón está enterrada a gran profundidad y hay menos datos de referencia disponibles en los pozos circundantes. La sección de la veta de carbón es propensa al colapso de las paredes y a las fugas del pozo, a la perforación atascada en el fondo del pozo, a la perforación enterrada y a otros accidentes complicados. Además, el ajuste de la pendiente del pozo es grande debido al avance del aterrizaje. La barrena cercana CIQTEK-QOILTECH CatLiD-I 675 se recogió desde 2208 m y la curva de nueva prueba coincidió con la instrumentación superior, proporcionando datos de orientación para proporcionar un punto de aterrizaje preciso.     Al aterrizar, debido al avance de la veta de carbón, la trayectoria desciende hasta el fondo de la veta de carbón, y la curva gamma de la broca cercana mide el patrón de curva completo de la veta de carbón de arriba a abajo, lo que proporciona una base para juzgar la posición de la trayectoria del pozo dentro de la veta de carbón más adelante. El cambio de la curva gamma de la broca cercana en la perforación es obvio con alta resolución y juzga con precisión la posición dentro y fuera de la veta de carbón y dentro de la veta de carbón. El cambio preciso del valor de ganga en la veta de carbón puede determinar efectivamente la ubicación de la trayectoria, lo que mejora la tasa de encuentro de perforación y la suavidad de la trayectoria del pozo.     La sección de servicio de este pozo es de 2208-3208 m, con un metraje acumulado de 1000 m y una tasa de encuentro de perforación del 91,7%; un viaje para perforar hasta la profundidad de terminación, con un tiempo acumulado de fondo de pozo de 168 horas, 53,5 horas de perforación pura y una velocidad de perforación mecánica promedio de 18,69 m/h, lo que acorta enormemente el ciclo de perforación. Los equipos en el sitio de CIQTEK-QOILTECH y los equipos relacionados trabajaron juntos para acortar el ciclo de perforación, aumentar la tasa de encuentros de perforación, reducir el riesgo y finalmente recibieron grandes elogios de todos. El sistema de medición cercana a la broca CIQTEK-QOILTECH CatLiD-I 675 es un complemento perfecto.