Chimica delle Batterie agli Ioni di Litio con Sigray QuantumLeapTM, Sistema da laboratorio per la Spettroscopia di assorbimento di raggi X

La Spettroscopia di assorbimento di raggi X (XAS – X-Ray Absoprtion Spectroscopy) ha ampiamente dimostrato la sua eccellente capacità di caratterizzare i materiali impiegati nella produzione di batterie, per esempio, fornendo informazioni sugli stati chimici dei metalli di transizione.

Il sistema XAS QuantumLeapTM di Sigray è il primo sistema da laboratorio che fornisce prestazioni ottenibili al Sincrotrone con tempi di acquisizione minimi.

In questa nota applicativa è utilizzato per analizzare i processi ossidativi nelle batterie agli ioni di litio.

Background

Le batterie agli ioni di litio (LIB) sono la tecnologia dominante per le batterie ricaricabili, con un'ineguagliabile combinazione di alta energia e densità di potenza. Due sono le principali chimiche usate per tali batterie: la litio-ferro-fosfato o LFP e la Litio e ossido di Nichel-Manganese-Cobalto o NMC. Quest'ultima, tipica delle macchine ibride, possiede una velocità di carica elevata ma una breve durata di vita.

I progressi nel numero di cicli delle NMC sono continui ma le origini chimiche di questi miglioramenti non sono sempre chiare. Lo studio degli stati di ossidazione dei materiali utilizzati offre invece informazioni determinanti per la definizione dei meccanismi chimici alla base di tali progressi.

Un approccio innovativo

I sistemi per la Spettroscopia di assorbimento di raggi X QuantumLeapTM di Sigray sono gli unici strumenti da laboratorio con prestazioni paragonabili a quelle di un Sincrotrone.

I sistemi QuantumLeap sono realizzati sfruttando diverse tecnologie brevettate, tra le quali:

  • Sorgente di raggi X di altissima luminosità
  • Approccio di acquisizione
  • Design del sistema

In questa nota applicativa il QuantumLeapTM è stato utilizzato per caratterizzare tre catodi di batterie NMC (NMC333, NMC622, NMC811) per dimostrare come il sistema XAS da laboratorio di Sigray sia in grado di offrire eccellenti risoluzioni in energia, capaci di discriminare variazioni minute negli stati di ossidazione e così velocizzando lo sviluppo dei materiali e dei processi delle batterie agli ioni di Litio direttamente nel tuo laboratorio.

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Dr. Simone Paziani
Dr. Simone Paziani

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