Metrohm Hyphenated EC-Raman for your battery research

Význam tématu

Monitorování strukturálních a funkčních změn v materiálech elektrod baterií během jejich provozu je klíčové pro vývoj článků s vyšší životností, kapacitou a bezpečností.

Cíle a přehled studie / článku

Text představuje Metrohm Hyphenated EC-Raman Battery Solution – integrovaný systém, který synchronizuje elektrochemické měření s in situ Ramanovou spektroskopií. Cílem je umožnit simultánní sběr elektrochemických dat a Ramanových spekter pro detailní analýzu procesů na elektrodách.

Použitá metodika a instrumentace

Systém využívá synchronizované řízení potenciostatu/galvanostatu a Ramanova spektrometru pro simultánní záznam:

• Elektrochemie: Autolab PGSTAT302N s galvanostatickým/potenciostatickým řízením (10 nA–1 A) a modulem EIS (10 µHz–1 MHz).
• Ramanova spektroskopie: B&W Tek i-Raman Plus 532H s 532 nm laserem (30 mW) a spektrometrem s rozsahem 65–3400 cm⁻¹, rozlišením < 3,5 cm⁻¹.
• Video mikroskopie: BAC151 s 20× a 50× objektivy pro vizuální kontrolu a přesné zarovnání laseru.
• Pozicování vzorku: BAC150B Raman Probe Holder s jemným nastavením os X, Y (10 µm) a Z (5 µm).
• Rozšiřitelnost: volitelné moduly ECI10M (EIS až 10 MHz) a Boostery pro proud až 20 A.

Hlavní výsledky a diskuse

Systém umožňuje neinvazivně sledovat tvorbu a vývoj SEI vrstvy, rozklad elektrolytu a struktury aktivních materiálů během cyklování. Metody SERS a SHINERS zvyšují citlivost detekce slabých Ramanových signálů na rozhraní elektroda–elektrolyt.

Přínosy a praktické využití metody

• Současné strukturálně-funkční údaje: kombinace Ramanovy spektroskopie s elektrochemickými parametry.
• Modularita: snadné rozšíření podle výzkumných či QA/QC potřeb.
• Široká aplikační oblast: uhlíkové materiály, přechodné kovy, organické sloučeniny elektrolytu.
• Non-destruktivní přístup: sledování procesů v reálném čase bez poškození vzorku.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj směřuje k integraci vysokofrekvenční EIS pro solid-state baterie, zvýšení pracovního proudu pomocí pokročilých booster modulů a k rozšíření kombinovaných metod o další spektroskopické techniky či datově orientované přístupy včetně strojového učení.

Závěr

Metrohm Hyphenated EC-Raman Battery Solution poskytuje výzkumníkům komplexní a flexibilní platformu pro simultánní elektrochemickou a strukturní charakterizaci bateriových materiálů, což přispívá k rychlejšímu vývoji vysoce výkonných a bezpečných baterií.

Reference

• Metrohm AG, Produktová dokumentace 2022 – Metrohm Hyphenated EC-Raman Battery Solution