Schematisk beskrivning av ett optiskt system av ett mjukt röntgenmikroskop (STXM) med skanningstransmission. Kredit:NINS/IMS
Litiumjonbatterier (LIB) används ofta för dagliga produkter i vårt liv, som hybridbilar, mobiltelefon, etc. men deras laddnings-/urladdningsprocess är inte helt klarlagd ännu. För att förstå processen, beteenden hos litiumjoner, distribution och kemisk sammansättning och tillstånd, bör avslöjas. En forskargrupp vid Institutet för molekylär vetenskap observerade att scanning transmission röntgenmikroskop (STXM) kan vara en kraftfull teknik för att utföra röntgenabsorptionsspektroskopi (XAS) med hög rumslig upplösning.
Genom att använda absorptionskanten för ett specifikt element, det 2-dimensionella kemiska tillståndet för ett prov kan erhållas. För att analysera litium med STXM, Li K-absorptionskanten (55 eV) i lågenergiområdet gör det svårt att mäta XAS på grund av bristen på ett korrekt optiskt element och enorma övertoner av högre ordning från en monokromator som kontaminerar XAS. Därför, en lågpassfiltreringszonplatta (LPFZP), ett fokuserande optiskt element i STXM, utvecklades för att övervinna dessa problem. LPFZP använder kisel med en tjocklek av 200 nm som ett substrat för zonplattan och substratet fungerar som ett lågpassfilter över 100 eV genom att använda Si L 2, 3 kanter.
Hybridoptiken hos LPFZP kan undertrycka de högre övertonerna utan att installera en extra optisk komponent i STXM. Som ett resultat, STXM med LPFZP undertrycker övertoner av högre ordning ner till 0,1 % av en ursprunglig intensitet och gör det möjligt att mäta XAS-spektra för Li K-kanten. Då uppskattades den rumsliga upplösningen till 72 nm.
Ett prov i tunn sektion av en testelektrod av LIB analyserades. Provet är gjort av Li 2 CO 3 genom en fokuserande jonstråleprocess. STXM-bilden vid 70 eV och Li K-kantens XAS-spektra visas i Fig. 2(a) och 2(b), respektive. XAS-spektra erhålls framgångsrikt från de områden som indikeras med cirklar i fig. 2(a).
Fig. 2. (a) STXM-bild av ett litiumkarbonatprov med 70 eV mjuk röntgen och (b) Litium K-kants röntgenabsorptionsspektra vid områdena 1-4 indikerade med cirklar på panelen (a) Kredit:NINS /IMS
För att förstå beteendet hos litium i LIB är det nödvändigt att förbättra dess prestanda, vid vilken punkt STXM med LPFZP kommer att vara till hjälp för att analysera litium med hög rumslig upplösning.
