电池作为现代能源存储的核心,其可靠性、效率与安全性直接影响着电动汽车、可再生能源存储及便携电子设备的发展。蔡司代理-三本工业测量仪器获悉,传统电池研究方法常需破坏性检测,难以实时观察电池内部动态变化。

近日,罗马大学、纳米技术应用工程研究中心(CNIS)与ENEACasaccia研究中心合作,通过X射线显微镜(蔡司 X 射线显微镜 Xradia 610 Versa)技术研究电池在充放电循环过程中微观结构的变化取得突破性进展,为电池研究开辟了全新路径,彰显了 XRM 在电池研究中的前沿地位。

非破坏性多尺度成像揭秘电池内部奥秘
XRM 技术凭借其非破坏性、高分辨率(亚微米至纳米级)及多尺度成像能力,成为电池研究的革命性工具。与传统方法不同,XRM 无需拆卸电池或制备样品,即可在真实充放电条件下实时捕捉物理、电化学及微纳结构变化。无论是宏观电池模组,还是微观电极材料,XRM均能精准识别缺陷、裂纹、分层等问题,揭示影响电池性能与寿命的关键因素。

研究团队通过原位无损成像实验,模拟真实使用场景,成功监测了多种电池的动态行为。例如:

从实验室到产业赋能可持续发展
XRM技术的应用不仅限于基础研究,更为电池性能优化提供了关键洞见:
✓延长电池寿命:通过实时监测退化机制,设计更稳定的电极材料与界面涂层,减少副反应。✓提升安全性:识别热失控诱因,优化电池管理系统(BMS),增强极端条件下的稳定性。✓支持循环经济:推动高效回收工艺,减少资源浪费,助力欧洲工业向可持续模式转型。

未来展望打造下一代高性能电池
随着全球对清洁能源需求的激增,XRM 技术将成为电池研发的核心工具。研究团队表示,下一步将结合人工智能(AI)与大数据分析,进一步挖掘多尺度成像数据潜力,加速新型电池材料的设计与商业化进程。

X射线显微CT检测设备以其独特的非破坏性成像能力,正在重塑电池研究的未来。从实验室突破到产业应用,这项技术不仅为科学家提供了“透视”电池的窗口,更将为人类社会迈向绿色能源时代注入强劲动力。
同时,蔡司也通过开发跨尺度、多模态、多场耦合、2D-4D研究平台,为日益复杂的电池研究带来更加完善的显微表征解决方案。
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