Beneficios del Pulso de RF GD OES para la caracterización de electrodos de baterías de ion de Litio
Introducción
Este tipo de baterías se encuentran en millones de dispositivos como: celulares,computadoras portátiles, video cámaras, video juegos portátiles. Debido a que pueden producir alta energía y potencia por unidad de masa. Las baterías de litio son más ligeras y pequeñas que otras baterías recargables. Por tal motivo la aplicación de la batería de iones de litio (LIB) en el campo de los vehículos activados por energía y los sistemas de almacenamiento fijos ha llamado considerablemente la atención.
Pero, debido a que se requiere mayor capacidad y potencia energética, se necesita mayor estabilidad a largo plazo, seguridad y menores costos. Por tal motivo se desarrollan y se realizan estudios en todo el mundo y se están desarrollando materiales y configuraciones para la batería, así como se están estudiando los comportamientos fundamentales de las reacciones electroquímicas y los fenómenos de interface del electrodo y el electrólito.
Otras ventajas de las baterías de litio con respecto a las baterías de plomo y nickel es que tienen mayor eficiencia energética, no tienen efecto memoria y su tiempo de vida es mayor.
La estructura básica de una batería de iones de litio incluye el ánodo, o terminal negativo, que a menudo está hecho de grafito, y el cátodo, o terminal positivo, que se puede construir de óxido de litio. Un separador evita que los terminales se toquen, pero este es permeable a losiones de litio que flotan libremente entre los terminales en una solución llamada electrolito.
Instrumentación
El GD Profiler 2 de Horiba acopla una avanzada fuente de descarga de emisión de luz pulsada RF a un espectrómetro de emisión óptica de alta resolución y amplio espectro.
La fuente (plasma GD) permite por una parte una pulverización precisa y rápida de una parte representativa (típicamente 4 mm de diámetro) del electrodo investigado. La operación de RF pulsada es crucial para evitar dañar los electrodos frágiles y evitar la difusión no deseada de los elementos durante las mediciones.
Por otra parte las especies pulverizadas se excitan por el mismo plasma de GD y el espectrómetro mide simultáneamente todos los elementos de interés (Li, Co, H, C, Mn, S, O, F, Al, P, Ni, V, Si, B, Cu, etc.) como una función de la profundidad de pulverización.
Características principales
- Tasa de erosión típica de varios micrones/minuto.
- El bombardeo rápido ofrece un alto rendimiento de la muestra; pero, lo que es más importante, una mayor sensibilidad a medida que se excitan más materiales pulverizados por unidad de tiempo.
- Facilidad de uso: La fuente de GD no requiere ningún aditamento, la muestra a analizar se coloca simplemente contra un o'ring que esta frente al tubo del ánodo en el cual el plasma es dirigido.
- Medición simultánea de todos los elementos de interés.
- Información promedio sobre el área pulverizada
- No hay efectos térmicos durante las mediciones con el funcionamiento de RF pulsado.
- Proporcionar un acceso rápido a las interfaces integradas para una observación adicional del SEM.
Conclusiones
Ya sea que estudien nuevos electrodos o revestimientos, procesos de carga y descarga, controles de proceso o estudios comparativos para baterías de iones de litio, la Espectrometría de Emisión Óptica por Dispersión de Flujo Pulsado RF de Horiba es una valiosa herramienta complementaria.
Este tipo de baterías se encuentran en millones de dispositivos como: celulares,computadoras portátiles, video cámaras, video juegos portátiles. Debido a que pueden producir alta energía y potencia por unidad de masa. Las baterías de litio son más ligeras y pequeñas que otras baterías recargables. Por tal motivo la aplicación de la batería de iones de litio (LIB) en el campo de los vehículos activados por energía y los sistemas de almacenamiento fijos ha llamado considerablemente la atención.
Pero, debido a que se requiere mayor capacidad y potencia energética, se necesita mayor estabilidad a largo plazo, seguridad y menores costos. Por tal motivo se desarrollan y se realizan estudios en todo el mundo y se están desarrollando materiales y configuraciones para la batería, así como se están estudiando los comportamientos fundamentales de las reacciones electroquímicas y los fenómenos de interface del electrodo y el electrólito.
Otras ventajas de las baterías de litio con respecto a las baterías de plomo y nickel es que tienen mayor eficiencia energética, no tienen efecto memoria y su tiempo de vida es mayor.
La estructura básica de una batería de iones de litio incluye el ánodo, o terminal negativo, que a menudo está hecho de grafito, y el cátodo, o terminal positivo, que se puede construir de óxido de litio. Un separador evita que los terminales se toquen, pero este es permeable a losiones de litio que flotan libremente entre los terminales en una solución llamada electrolito.
Instrumentación
El GD Profiler 2 de Horiba acopla una avanzada fuente de descarga de emisión de luz pulsada RF a un espectrómetro de emisión óptica de alta resolución y amplio espectro.
La fuente (plasma GD) permite por una parte una pulverización precisa y rápida de una parte representativa (típicamente 4 mm de diámetro) del electrodo investigado. La operación de RF pulsada es crucial para evitar dañar los electrodos frágiles y evitar la difusión no deseada de los elementos durante las mediciones.
Por otra parte las especies pulverizadas se excitan por el mismo plasma de GD y el espectrómetro mide simultáneamente todos los elementos de interés (Li, Co, H, C, Mn, S, O, F, Al, P, Ni, V, Si, B, Cu, etc.) como una función de la profundidad de pulverización.
Características principales
- Tasa de erosión típica de varios micrones/minuto.
- El bombardeo rápido ofrece un alto rendimiento de la muestra; pero, lo que es más importante, una mayor sensibilidad a medida que se excitan más materiales pulverizados por unidad de tiempo.
- Facilidad de uso: La fuente de GD no requiere ningún aditamento, la muestra a analizar se coloca simplemente contra un o'ring que esta frente al tubo del ánodo en el cual el plasma es dirigido.
- Medición simultánea de todos los elementos de interés.
- Información promedio sobre el área pulverizada
- No hay efectos térmicos durante las mediciones con el funcionamiento de RF pulsado.
- Proporcionar un acceso rápido a las interfaces integradas para una observación adicional del SEM.
Conclusiones
Ya sea que estudien nuevos electrodos o revestimientos, procesos de carga y descarga, controles de proceso o estudios comparativos para baterías de iones de litio, la Espectrometría de Emisión Óptica por Dispersión de Flujo Pulsado RF de Horiba es una valiosa herramienta complementaria.
Bibliografía
Features and Benefits of Pulsed RF GD OES for the characterisation of electrodes of Li-ion batteries.Patrick Chapon, HORIBA Scientific, 16 rue du Canal, 91160 Longjumeau, France.
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