응용

나트륨 이온 전지(SIB)는 지각에 풍부한 나트륨 함량(리튬 0.0065% 대비 2.6%) 덕분에 리튬 이온 전지의 비용 효율적인 대안으로 주목을 받고 있습니다. 그러나 SIB는 에너지 밀도가 여전히 낮아 고용량 전극 소재의 필요성이 부각되고 있습니다. 하드 카본은 낮은 나트륨 저장 전위와 높은 용량을 갖추고 있어 SIB 음극 소재로 유력한 후보입니다. 그러나 흑연 마이크로도메인 분포, 폐쇄 기공, 결함 농도와 같은 요인은 초기 쿨롱 효율(ICE)과 안정성에 상당한 영향을 미칩니다. 이러한 개질 전략은 한계에 직면합니다. 헤테로원자 도핑은 용량을 증가시킬 수 있지만 ICE를 감소시킬 수 있습니다. 기존의 CVD(화학기상증착)는 폐쇄 기공 형성에 도움이 되지만 메탄 분해 속도가 느리고 사이클이 길며 결함이 축적되는 단점이 있습니다. 중국 과학기술대학(USTC)의 Yan Yu 교수 팀 활용했다 CIQTEK 주사전자현미경(SEM) 다양한 경질 탄소 재료의 형태를 연구하기 위해, 연구팀은 CH₄ 분해를 촉진하고 경질 탄소의 미세 구조를 조절하기 위해 촉매 보조 화학 기상 증착(CVD) 방법을 개발했습니다. Fe, Co, Ni와 같은 전이 금속 촉매는 CH₄ 분해의 에너지 장벽을 효과적으로 낮춰 효율을 향상시키고 증착 시간을 단축했습니다. 그러나 Co와 Ni는 증착된 탄소의 과도한 흑연화를 유발하여 측면 및 두께 방향 모두에서 길쭉한 흑연 유사 구조를 형성하여 나트륨 이온의 저장 및 수송을 방해하는 경향이 있었습니다. 반면, Fe는 적절한 탄소 재배열을 촉진하여 결함이 적고 흑연 도메인이 잘 발달된 최적화된 미세 구조를 형성했습니다. 이러한 최적화는 비가역적인 나트륨 저장을 감소시키고, 초기 쿨롱 효율(ICE)을 향상시키며, 가역적인 Na⁺ 저장 위치의 가용성을 증가시켰습니다. 그 결과, 최적화된 경질 탄소 샘플(HC-2)은 457 mAh g⁻¹의 인상적인 가역 용량과 90.6%의 높은 ICE를 달성했습니다. 또한, 현장 X선 회절(XRD)과 현장 라만 분광법을 통해 흡착, 삽입, 그리고 기공 충진에 기반한 나트륨 저장 메커니즘을 확인했습니다. 이 연구는 다음 논문에 게재되었습니다. 첨단 기능성 소재 제목: 고성능 나트륨 이온 배터리를 위한 풍부한 폐쇄 기공을 가진 경질 탄소의 촉매 지원 화학 기상 증착 엔지니어링. 그림 1a에 나타낸 바와 같이, 경질 탄소는 상용 다공성 탄소를 전구체로, 메탄(CH₄)을 공급 가스로 사용하여 촉매 보조 화학 기상 증착(CVD) 방법을 통해 합성되었다. 그림 1d는 금속 촉매(Fe, Co, Ni)와 다공성 탄소 표면에서 CH₄와 그 탈수소화된 중간체의 흡착 에너지를 보여준다. 이는 금속 촉매의 도입이 CH₄ 분해의 에너지 장벽을 낮추고, 특히 Fe가 CH₄와 그 중간체의 분해를 촉진하는 데 가장 효과적임을 나타낸다. 다양한 촉매 조건에서 고해상도 TEM(HRTEM) 이미지(그림 1e–h)는 다음을 보여줍니다. 촉매가 없으면 단단한 탄소는 결함이 많고 매우 무질서한 구조를 보입니다. 촉매로 Fe를 사용하면 생성된 단단한 탄소는 단거리 정렬된 흑연과 같은 미세 결정과 흑연 영역 사이에 끼어 있는 닫힌 기공을 특징으로 합니다. Co는 흑연 도메인의 확장을 촉진하고 흑연 층의 수를 증가시킵니다. 니켈은 흑연 구조를 형성하고 심지어 탄소 나노튜브를 형성하는데, 탄소 나노튜브는 높은 질서에도 불구하고 나트륨 이온의 저장 및 운반에는 적합하지 않습니다. 그림 2는 FeCl₃의 농도를 다양하게 변화시켜 제조한 경질 탄소 재료의 구조적 특성 분석 결과를 보여줍니다. XRD 패턴(그림 2a)과 라만 스펙트럼(그림 2b)은 함침 용액 내 FeCl₃ 농도가 증가함에 따라 흑연 층간 간격이 점차 감소(0.386nm에서 0.370nm로)하고, 결함 비율(ID/IG)이 감소하며, 측면 결정립 크기(La)가 증가함을 나타냅니다. 이러한 변화는 Fe가 탄소 원자의 재배열을 촉진하여 흑연화 정도를 향상시킨다는 것을 보여줍니다. X선 광전자 분광법(XPS) 결과(그림 2c 및 2e)는 Fe 촉매 농도가 증가함에 따라 경질 탄소(hard carbon) 내 sp²-혼성화된 탄소의 비율이 증가하여 흑연화가 향상되었음을 보여줍니다. 동시에 경질 탄소 내 산소 함량은 감소하는데, 이는 탄화 과정에서 CH₄ 분해로 생성된 수소(H₂)가 산소를 소모하여 표면 산소 관련 결함을 감소시키기 때문일 수 있습니다. 소각 X선 산란(SAXS) 분석(그림 2f) 결과, 평균 폐쇄 기공 직경은 각각 0.76, 0.83, 0.90, 0.79, 0.78 nm였습니다. 더 큰 폐쇄 기공은 나트륨 클러스터를 안정화하고 Na⁺ 수송 동역학을 개선하는 데 도움이 됩니다. HRTEM 이미지(그림 2g-i)는 낮은 Fe 함량에서는 작은 흑연 도메인을 보여주는 반면, 과도한 촉매 함량에서는 좁은 층간 간격을 갖는 장거리 정렬 구조가 나타나 Na⁺ 전달을 방해할 수 있습니다. 그림 3은 다양한 Fe 촉매 함량이 경질 탄소 재료의 전기화학적 성능에 미치는 영향을 보여줍니다. 정전류 충방전 시험(그림 3a) 결과, 함침 용액 내 FeCl₃ 농도가 증가함에 따라 HC-2(0.02 M FeCl₃)가 457 mAh g⁻¹의 가역 용량과 90.6%의 높은 초기 쿨롱 효율(ICE)로 가장 우수한 성능을 나타냈습니다. 저전압 평탄부(plateau)가 용량의 상당 부분(약 350 mAh g⁻¹)을 차지하며, 이는 나트륨 저장 시 폐쇄 기공의 이점을 시사합니다. 과도한 촉매(예: HC-4) 충진은 탄소층의 과다 정렬로 인해 용량(377 mAh g⁻¹) 감소를 초래하며, 이는 흑연 도메인 성장과 나트륨 이온 전달 경로의 균형을 맞춰야 함을 보여줍니다. 0.5 A g⁻¹의 전류 밀도에서 100회 사이클 후에도 용량은 388 mAh g⁻¹로 유지됩니다. 이는 더 큰 폐쇄 기공이 Na 클러스터의 안정성을 향상시키고 Na⁺ 전달 동역학을 개선함을 보여줍니다. 그림 4는 서로 다른 경질 탄소 표면의 SEI 구조를 보여줍니다. (a)와 (b)는 각각 opt-HC와 HC-2에서 NaF⁻, P, CH₂ 종의 깊이 프로파일과 분포를 나타냅니다. (c)와 ...

USTC의 Yan Yu 교수 팀은 그만큼 시크텍 에스제관이자형렉트론중현미경 SEM3200 사이클 후 형태를 연구하기 위해, 제어 가능한 결함을 가진 비정질 탄소를 개발하여 친칼륨성과 촉매 활성을 균형 있게 조절하는 인공 계면층의 후보 물질로 활용했습니다. 연구팀은 탄화 온도를 조절하여 결함 정도가 다른 여러 탄소 재료(SC-X로 명명, 여기서 X는 탄화 온도를 나타냄)를 제조했습니다. 연구 결과, 결함이 과도한 SC-800은 전해질 분해를 상당히 유발하여 SEI 필름의 불균일성과 사이클 수명을 단축시키는 것으로 나타났습니다. 결함이 가장 적은 SC-2300은 칼륨 친화도가 부족하여 칼륨 수지상 성장을 쉽게 유도했습니다. 국소적으로 정렬된 탄소층을 가진 SC-1600은 최적화된 결함 구조를 보였으며, 친칼륨성과 촉매 활성 간의 최적의 균형을 이루었습니다. SC-1600은 전해질 분해를 조절하고 조밀하고 균일한 SEI 필름을 형성할 수 있었습니다. 실험 결과는 SC-1600@K가 0.5 mA cm의 전류 밀도에서 최대 2000시간 동안 장기 사이클 안정성을 나타냈음을 보여주었습니다.-2 그리고 0.5 mAh cm2의 용량-2. 더 높은 전류 밀도(1 mA cm)에서도-2) 및 용량(1 mAh cm-2), 1300시간 이상의 안정적인 사이클로 우수한 전기화학적 성능을 유지했습니다. 풀셀 테스트에서 PTCDA 양극과 함께 사용했을 때 1 A/g의 전류 밀도에서 1500 사이클 후에도 78%의 용량 유지율을 유지하여 탁월한 사이클 안정성을 보였습니다. 이 연구의 제목은에 출판되었습니다첨단소재.그림 1:다양한 탄화 온도에서 제조된 탄소 시료(SC-800, SC-1600, SC-2300)의 미세구조 분석 결과를 제시합니다. X선 회절(XRD), 라만 분광법, X선 광전자 분광법(XPS), 광각 X선 산란(WAXS) 등의 기법을 통해 이들 시료의 결정 구조, 결함 수준, 그리고 산소 및 질소 도핑을 분석했습니다. 그 결과, 탄화 온도가 증가함에 따라 탄소 재료의 결함이 점차 감소하고 결정 구조가 더욱 규칙적으로 변화하는 것을 확인했습니다. 그림 2:다양한 복합 음극에서 칼륨 금속 성장 중 전류 밀도 분포를 유한 요소 시뮬레이션을 통해 분석했습니다. 시뮬레이션 결과, SC-1600@K 복합 전극은 칼륨 증착 중 균일한 전류 분포를 보였으며, 이는 수지상 성장을 효과적으로 억제하는 데 도움이 되었습니다. 또한, 원자간력현미경(AFM)을 사용하여 SEI 층의 영률을 측정한 결과, SC-1600@K 전극의 SEI 층이 더 높은 탄성률을 보였으며, 이는 SEI 층이 더 높은 경도와 수지상 형성 억제 효과를 나타냄을 보여줍니다. 그림 3:대칭형 셀에서 다양한 복합 전극(SC-800@K, SC-1600@K, SC-2300@K)의 전기화학적 성능을 분석하였�

고성능 리튬동박은 리튬이온 배터리의 핵심 소재 중 하나로 배터리 성능과 밀접한 관련이 있다. 전자 기기와 신에너지 자동차의 고용량, 고밀도, 고속 충전에 대한 수요가 증가함에 따라 배터리 소재에 대한 요구 사항도 높아지고 있습니다. 더 나은 배터리 성능을 달성하기 위해서는 표면 품질, 물리적 특성, 안정성, 균일성 등 리튬 동박의 전반적인 기술 지표를 향상시킬 필요가 있습니다. 주사전자현미경-EBSD 기법을 이용한 미세구조 분석 재료과학에서는 조성과 미세구조가 기계적 특성을 결정합니다. 주사전자현미경(SEM)은 재료의 표면 특성화를 위해 일반적으로 사용되는 과학 장비로, 구리 호일의 표면 형태와 입자 분포를 관찰할 수 있습니다. 또한 EBSD(Electron Backscatter Diffraction)는 금속 재료의 미세 구조를 분석하는 데 널리 사용되는 특성화 기술입니다. 전계방출형 주사전자현미경에 EBSD 검출기를 구성함으로써 연구자들은 가공, 미세구조 및 기계적 특성 간의 관계를 확립할 수 있습니다. 아래 그림은 CIQTEK 전계 방출 SEM5000으로 포착한 전해 동박의 표면 형태를 보여줍니다. 동박 매끄러운 표면/2kV/ETD 구리박 무광택 표면e/2kV/ETD 샘플 표면이 충분히 평평하면 SEM 후방 산란 검출기를 사용하여 전자 채널 콘트라스트 이미징(ECCI)을 얻을 수 있습니다. 전자 채널링 효과는 입사 전자빔이 브래그 회절 조건을 만족할 때 결정 격자점에서 전자 반사가 크게 감소하여 많은 전자가 격자를 관통하여 "채널링" 효과를 나타내는 것을 의미합니다. 따라서 연마된 편평한 다결정 재료의 경우 후방 산란 전자의 강도는 입사 전자빔과 결정 평면 사이의 상대적인 방향에 따라 달라집니다. 잘못된 방향이 더 큰 입자는 더 강한 후방 산란 전자 신호와 더 높은 대비를 생성하여 ECCI를 통해 입자 방향 분포의 질적 결정을 가능하게 합니다. ECCI의 장점은 샘플 표면에서 더 넓은 영역을 관찰할 수 있다는 것입니다. 따라서 EBSD를 획득하기 전에 입자 크기, 결정학적 방향, 변형 영역 등의 관찰을 포함하여 샘플 표면의 미세 구조를 신속하게 거시적으로 특성화하기 위해 ECCI 이미징을 사용할 수 있습니다. 그런 다음 EBSD 기술을 사용하여 적절한 스캐닝 영역을 설정할 수 있습니다. 관심 영역의 결정학적 방향 교정을 위한 단계 크기. EBSD와 ECCI의 조합은 재료 연구에서 결정학 방향 이미징 기술의 장점을 최대한 활용합니다. 이온빔 단면 연마 기술을 사용하여 CIQTEK은 주사 전자 현미경의 ECCI 이미징 및 EBSD 분석 요구 사항을 완전히 충족하는 평평한 구리 호일 단면을 얻습니다. 아래

I. 리튬이온 배터리   리튬이온전지는 주로 양극과 음극 사이를 이동하는 리튬이온에 의존해 작동하는 이차전지이다. 충방전 과정에서 리튬이온은 격막을 통해 두 전극 사이를 왔다 갔다 하며, 전극재료의 산화환원반응을 통해 리튬이온 에너지의 저장과 방출이 이루어진다.   리튬이온 배터리는 크게 양극재, 격막, 음극재, 전해질, 기타 소재로 구성된다. 그 중 리튬 이온 배터리의 격막은 양극과 음극 사이의 직접적인 접촉을 방지하는 역할을 하며, 전해질 내에서 리튬 이온이 자유롭게 통과할 수 있도록 하여 리튬 이온 이동을 위한 미세 다공성 채널을 제공합니다.   리튬이온 배터리 격막의 기공 크기, 다공성 정도, 분포 균일성, 두께는 전해질의 확산 속도와 안전성에 직접적인 영향을 미치며, 이는 배터리 성능에 큰 영향을 미칩니다. 격막의 기공 크기가 너무 작으면 리튬 이온의 투과성이 제한되어 배터리 내 리튬 이온 전달 성능에 영향을 미치고 배터리 저항이 증가합니다. 조리개가 너무 크면 리튬 수지상 돌기의 성장이 다이어프램을 관통하여 단락이나 폭발과 같은 사고를 일으킬 수 있습니다.   Ⅱ. 리튬 격막 검출에 전계방출형 주사전자현미경 적용   주사전자현미경을 사용하면 다이어프램의 기공 크기와 분포 균일성을 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 다층 및 코팅된 다이어프램 단면에서도 다이어프램의 두께를 측정할 수 있습니다. 기존 상업용 다이어프램 소재는 대부분 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 단층 필름, PP/PE/PP 3층 복합 필름 등 폴리올레핀 소재로 제조된 미세다공성 필름이다. 폴리올레핀 폴리머 소재는 절연성이고 비전도성이 있으며 전자빔에 매우 민감하여 고전압 하에서 관찰할 때 전하 효과를 일으킬 수 있고, 폴리머 격막의 미세 구조가 전자빔에 의해 손상될 수 있습니다. GSI가 독자적으로 개발한 SEM5000 전계방출형 주사전자현미경은 저전압, 고해상도 성능을 갖추고 있으며, 저전압에서 다이어프램을 손상시키지 않고 다이어프램 표면의 미세 구조를 직접 관찰할 수 있습니다.   다이어프램 준비 공정은 주로 건식 및 습식 방법의 두 가지 유형으로 구분됩니다. 건식법은 용융연신법으로 일방향 연신공정과 양방향 연신공정이 포함되어 있으며 공정이 간단하고 제조원가가 저렴하며 리튬이온전지 격막 제조에 널리 사용되는 방법이다. 건식법으로 제조한 격막은 편평하고 긴 미세다공성을 가지나(도 1), 제조한 격막이 두껍고, 미세다공성 균일성이 나쁘고, 기공 크기 및 기공률 조절이 어렵고, 조립전지

2022년 1월, CIQTEK-QOILTECH에서 제공한 CatLiD-I 675 근접 비트 후속 측정 시스템은 Ordos의 Yishaan 경사면과 Jinxi 굴곡 습곡대 사이의 전이 위치에 위치한 Linxingzhong 가스전에서 성공적인 운영을 달성했습니다. 관계자들이 잘 인정한 유역입니다. 이 유정의 대상층 솔기의 상부와 하부의 암석은 주로 이암과 탄소질 이암입니다. 석탄층은 깊은 깊이에 묻혀 있으며 주변 유정에 대한 참조 데이터가 적습니다. 탄층 부분은 벽 붕괴 및 우물 누출, 다운홀 막힘 시추, 매설 시추 및 기타 복잡한 사고가 발생하기 쉽습니다. 또한 착륙 전진으로 인해 우물 경사 조정이 큽니다. CIQTEK-QOILTECH CatLiD-I 675 근거리 비트는 2208m에서 픽업되었으며 재테스트 곡선은 상부 장비와 일치하여 정확한 착륙 지점을 제공하기 위한 안내 데이터를 제공했습니다.     착지 시 탄층의 전진으로 인해 탄층의 바닥까지 궤적이 내려가며, 니어 비트의 감마 곡선은 위에서 아래까지 탄층의 완전한 곡선 패턴을 측정하여 이를 제공합니다. 나중에 석탄층 내부의 시추공 궤적 위치를 판단하는 기초가 됩니다. 드릴링 시 니어 비트의 감마 곡선 변화는 고해상도로 명확하며 탄층 안팎 및 탄층 내부의 위치를 ​​정확하게 판단합니다. 석탄층의 맥석 값의 정확한 변화는 궤적의 위치를 ​​효과적으로 결정하여 시추공 궤적의 드릴링 발생률과 부드러움을 향상시킬 수 있습니다.     이 유정의 서비스 구간은 2208-3208m이며 누적 길이는 1000m이고 시추 발생률은 91.7%입니다. 누적 다운홀 시간 168시간, 순수 드릴링 53.5시간, 평균 기계적 드릴링 속도 18.69m/h로 드릴링 주기를 대폭 단축하여 완료 깊이까지 드릴링하는 여행! CIQTEK-QOILTECH 현장 직원과 관련 팀이 협력하여 시추주기를 단축하고 시추 발생률을 높이고 위험을 줄였으며 마침내 모두로부터 높은 평가를 받았습니다! CIQTEK-QOILTECH CatLiD-I 675 근접 비트 측정 시스템은 완벽한 완성입니다.