Từ thiết bị di động đến các phương tiện giao thông, pin là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Khi chúng ta nỗ lực giảm thiểu tác động lên trái đất bằng các phương tiện điện tiết kiệm năng lượng và các nguồn năng lượng bền vững, công nghệ pin cải tiến là một yếu tố rất quan trọng.

Với hiệu suất mật độ năng lượng và công suất vượt trội so với các công nghệ khác trên thị trường, pin lithium-ion là thiết bị lưu trữ năng lượng cực kỳ hiệu quả. Hiện nay, pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong ngày càng nhiều ứng dụng như pin cho điện thoại thông minh và ô tô điện.

Thách thức

Tuy nhiên, đã có những trường hợp đáng chú ý khi pin lithium phát nổ trong quá trình sử dụng trong các sản phẩm phổ biến, dẫn đến việc thu hồi lớn. Toàn bộ ngành công nghiệp hàng không đã áp dụng các quy định an toàn mới sau khi pin lithium-ion trong thiết bị điện thoại thông minh gây ra cháy nổ trong các chuyến bay. Cũng đã có những trường hợp pin trong xe điện bốc cháy và rất khó để dập tắt, thậm chí dễ tái phát cháy.

Công nghệ hiện tại đã dẫn đến sự ra đời của pin lithium với chất điện giải dạng lỏng, và pin lithium trạng thái rắn được dự đoán sẽ là giai đoạn tiếp theo trong nghiên cứu về pin. Pin lithium trạng thái rắn có thể giúp giải quyết hai vấn đề chính:

• Cung cấp mật độ năng lượng lớn hơn
• Tạo ra sản phẩm an toàn hơn

Thách thức chính trong việc phân tích các vật liệu pin lithium là chúng rất dễ phản ứng với không khí. Trong quá trình nghiên cứu và phát triển pin lithium trạng thái rắn, mẫu phải được bảo vệ khỏi phản ứng với môi trường trong quá trình chuẩn bị và phân tích mẫu. Môi trường khí argon ngăn chặn lithium phản ứng với oxy, nitơ và/hoặc nước, do đó tránh được những kết quả nguy hiểm tiềm ẩn.

Giải pháp

Kính hiển vi điện tử quét để bàn Thermo Scientific™ Phenom™ XL G2 tích hợp với môi trường khí argon là thiết bị duy nhất có thể được đặt hoàn toàn trong buồng chứa khí argon, cho phép bạn thực hiện nghiên cứu trên các mẫu pin lithium nhạy với không khí. Thông thường, khi chuyển mẫu từ buồng thao tác cách ly sang kính hiển vi SEM, mẫu sẽ bị thay đổi do tiếp xúc với nước, oxy và/hoặc nitơ. Các giải pháp hiện tại, chẳng hạn như bộ chuyển mẫu chân không, đắt đỏ, phức tạp hoặc không đủ bảo vệ mẫu. Với SEM tích hợp với buồng thao tác cách ly, quy trình sẽ nhanh hơn nhiều vì mẫu và phân tích SEM đều trong cùng một môi trường.

Tuy nhiên, mặc dù lithium không phản ứng với argon, nhưng việc nghiên cứu trong môi trường argon vẫn đặt ra một số thách thức. Kính hiển vi điện tử quét sử dụng điện áp tăng tốc cao, khoảng 15.000 volt (hoặc cao hơn). Việc sử dụng điện áp cao như vậy trong môi trường argon mà không có các biện pháp phòng ngừa phù hợp có thể gây ra hiện tượng phóng điện do điện áp đánh thủng của argon thấp, từ đó có thể làm hỏng các bộ phận điện tử bên trong SEM.

Kính hiển vi Phenom XL G2 tích hợp với argon sử dụng công nghệ chuyên biệt để tránh vấn đề phóng điện, cung cấp một môi trường bảo vệ để phân tích các mẫu pin nhạy với không khí.

Lợi ích

Bằng cách sử dụng Phenom XL G2 tương thích với argon trong buồng thao tác cách ly chứa đầy khí argon, bạn có thể thực hiện cả quá trình chuẩn bị mẫu và phân tích SEM/EDX cùng lúc trong buồng. Điều này không chỉ giúp quá trình chuẩn bị, chụp ảnh và phân tích mẫu diễn ra nhanh chóng, mà còn đảm bảo rằng các mẫu lithium được bảo vệ bởi môi trường argon. Bạn có thể tiến hành nghiên cứu mẫu hoặc thực hiện các bước kiểm tra sơ bộ trước khi mẫu được chuyển sang các thiết bị nghiên cứu khác. Mặc dù sử dụng găng tay dày, việc xử lý khay mẫu vẫn đơn giản. Ngoài ra, nguồn phát điện của hệ thống có tuổi thọ dài, cho phép sử dụng trong nhiều giờ liên tục mà không cần can thiệp.

Ví dụ

Nguồn:

Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp các sản phẩm Kính hiển vi điện tử quét (SEM) hãng Thermo Fisher.