Primary funding for the work was provided by the Electron Microscopy of Soft Matter Program from the Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, Materials Sciences and Engineering Division of the U.S. Department of Energy under Contract No. DE-AC02-05CH11231. The battery assembly portion of the project was supported by the BATT program from the Vehicle Technologies program, through the Office of Energy Efficiency and Renewable Energy under U.S. DOE Contract DE-AC02-05CH11231. Hard X-ray microtomography experiments were performed at the Advanced Light Source which is supported by the Director, Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, of the U.S. Department of Energy under Contract No. DE-AC02-05CH11231. Katherine J. Harry was supported by a National Science Foundation Graduate Research Fellowship.

1. elettroliti Preparazione <ol><li> Sintetizzare un 240 kg / mol - 260 kg / mol poli (stirene) - blocca - poli (ossido di etilene) (SEO) mediante polimerizzazione anionica. <ol><li> Eseguire tutte preparazione supplementare campione in un cassetto portaoggetti Argon dove vengono controllati i livelli di acqua e ossigeno e rimanere &lt;5 ppm. </li><li> Sciogliere 0.3 g di polimero in anidra N-metil-2-pirrolidone (NMP) con bis litio secco (trifluorometano) sulfonimide (LiTFSI) sale. Utilizzare un sale LiTFSI al rapporto di massa SEO di 0,275 e un NMP di SEO rapporto tra la massa di 13.13. Nota: Questa quantità di polimero produrrà una membrana grande abbastanza per fare circa 20 campioni. </li><li> Cast tutta la miscela di polimero e il sale preparato nelle fasi sopra su un circa 15 cm per 15 cm pezzo quadrato di stagnola nichel utilizzando una racla. Essiccare il film risultante a 60 ° CO / N. </li><li> Dopo l&#39;essiccazione, sbucciare la pellicola dalla lamina Nickel e lasciare asciugare ulteriormente sotto vuoto a 90 ° C. </li><li> Avvolgere il conseguente pellicola indipendente in un foglio di nichel e negozio all&#39;interno di una scatola a tenuta d&#39;aria nel cassetto portaoggetti per un uso successivo. </li></ol></li></ol> 2. litio - Preparazione celle agli simmetrica <ol><li> Utilizzare un 7/16 di diametro, rotondo pugno di metallo per tagliare fuori due elettrodi di metallo di litio da un rotolo di 99,9% puro, batteria-grade lamina di litio metallico. </li><li> Utilizzare un mezzo di diametro metallo pugno di tagliare un pezzo di pellicola elettrolita polimerico. Nota: Il metallo litio è più morbido e più facile da perforare che l&#39;elettrolita polimerico. </li><li> Sandwich film di elettrolita polimerico tra i due elettrodi metallici di litio e premere le linguette nichel sulle elettrodi. </li><li> Vuoto sigillare il campione in un sacchetto a tenuta d&#39;aria in polipropilene e nylon foderato di alluminio. Nota: Uno degli elettrodi al litio viene facilmente scambiato con un catodo se si vuole studiare una batteria completa. </li></ol> 3. simmetrica cellulare Cyclin<html> g <ol><li> Trasferire il campione sottovuoto in un forno tenuto a 90 ° C e ciclo utilizzando attrezzature ciclismo elettrochimico. Riscaldare il campione durante il ciclismo per ottenere ragionevole conduttività ionica attraverso la membrana elettrolitica. Per motivi di sicurezza, assicurarsi che il campione non si avvicina il punto di litio di 180 ° C di fusione metallo. </li><li> Passare una densità di corrente di 0,175 mA / cm 2 attraverso il campione per 4 ore e seguire con 45 minuti di riposo. Successivamente, passare una densità di corrente di -0,175 mA / cm 2 attraverso il campione per 4 ore e seguire con 45 minuti di riposo. Ripetere questa routine bicicletta come numero di volte desiderato. </li><li> Osservare la risposta di tensione per questa densità di corrente passata attraverso 30 micron di spessore SEO elettrolita e confrontarlo con quello mostrato in figura 1. Arrestare la routine bicicletta quando la risposta tensione di cella scende a 0,00 V, perché la batteria ha fallito cortocircuito indicando la la crescita dei dendriti litio. </li></ol>TITOLO &quot;microtomografia Imaging&gt; 4. Synchrotron raggi X duri <ol><li> Dopo la cella simmetrica è in bici, riportarlo nel vano portaoggetti e rimuoverlo dalla busta. </li><li> Utilizzare un punzone metallico 1/8 pollice per tagliare la porzione centrale del cell.Vacuum sigillare la parte centrale della cella in materiale sacchetto e rimuovere dal cassetto portaoggetti per il trasporto alla struttura sincrotrone. Nota: Con l&#39;imaging di un campione con un diametro ridotto, la quantità di materiale al di fuori del campo di vista del rivelatore di raggi X è ridotta. Ciò migliora la qualità dell&#39;immagine riducendo il rumore provocato da questo materiale supplementare. Inoltre, la rimozione del altamente raggi X nichel assorbimento collettori di corrente è necessaria, per questo particolare design tasca, per ottenere immagini radiografiche trasparenti. </li><li> Una volta alla linea di luce, l&#39;uso del nastro poliimmide per apporre il campione al palco campione. Se lo si desidera, un piccolo nastro marcatore metallo sulla parte superiore del campione per facilitare l&#39;allineamento. Ponete il segnalino metallo approssimativamente nel centro della sample per contrassegnare il luogo intorno al quale il campione ruotare una volta allineati. </li><li> Utilizzare raggi X 20 keV a immagine del campione con un tempo di esposizione ottimale per il sistema. Ottimizzare il tempo di esposizione bilanciando il tempo di scansione e il numero di conteggi per immagine. Stima il tempo di scansione totale moltiplicando il tempo di esposizione per il numero di immagini raccolte. <ol><li> Qui, utilizzare un tempo di esposizione di 300 msec, risultando in un tempo di scansione da 5 a 10 min. </li></ol></li><li> Misurare la dimensione del pixel associata con le lenti ottiche all&#39;inizio di ogni turno beamtime. Nota: Per la lente 4x usato per prendere l&#39;immagine mostrata nella figura 2, la dimensione dei pixel è 1.61 micron / pixel. Lenti di ingrandimento superiore (10x e 20x) sono disponibili anche per l&#39;uso. </li><li> Posizionare e allineare il campione su una fase di rotazione rispetto al sistema di rilevamento in modo che rimanga nel campo visivo del rilevatore di vista ruota di 180 °. </li><li> Posizionare il campione il più vicino ail rivelatore del possibile, garantendo nel contempo che il campione non ha colpito il rilevatore in qualsiasi angolo di rotazione. Nota: Quando il campione al rivelatore all&#39;aumentare della distanza, il contrasto di fase di Fresnel diventerà più pronunciato nelle immagini ricostruite. Questo può oscurare le caratteristiche e il risultato in risoluzione più poveri. Per le cellule sacchetto, il campione di distanza rivelatore è tipicamente dell&#39;ordine di distanza dal rivelatore 3 cm. </li><li> Una volta allineato, eseguire una scansione composto da 1.025 immagini raccolte su rotazioni di campionamento tra 0 e 180 °. Collect &quot;campo chiaro&quot; (conosciuto anche come &quot;campo di piatto&quot; o &quot;bianco&quot;) le immagini spostando il campione fuori dal campo visivo. Inoltre, raccogliere immagini &quot;campo scuro&quot; prendendo le immagini mentre il fascio è spento. Usateli per normalizzare le immagini di esempio per l&#39;illuminazione non omogenea, la risposta scintillatore, e risposta della fotocamera CCD. </li></ol> Ricostruzione 5. Immagine <ol><li> Tomograficamentericostruire l&#39;insieme di 1.025 radiografie in una pila di immagini in cui ogni immagine rappresenta una fetta del volume utilizzando la seguente procedura. <ol><li> In primo luogo, normalizzare le immagini sottraendo le immagini &quot;campo scuro&quot; da entrambe le immagini radiografia e le immagini &quot;sul campo luminoso&quot;. Dividete le immagini radiografia risultanti diviso per le immagini risultanti &quot;campo luminoso&quot;. </li><li> Successivamente, eseguire la ricostruzione tomografica, il processo attraverso il quale la serie di angoli di proiezione si trasforma in un&#39;immagine 3D, sulle immagini radiografia normalizzata secondo il protocollo del produttore. Nota: Il software di ricostruzione emette una serie di immagini, ciascuna delle quali rappresenta una sezione orizzontale attraverso il sample.When impilati, questa serie di immagini ricostruite formano un X-ray assorbimento mappa tridimensionale del campione. </li></ol></li><li> Visualizzare le singole fette o il campione in tre dimensioni per vedere ciò che il campione si presenta come al suo interno.</li></ol> 6. Data Visualization e di elaborazione <ol><li> Utilizzare uno di una moltitudine di pacchetti software di elaborazione delle immagini commerciali e open source disponibili per la visualizzazione e l&#39;analisi dei dati. 22, 23 </li><li> All&#39;apertura della pila di immagini ricostruite con il software desiderato, creare orthoslices per mostrare la xy, XZ, YZ e le prospettive dei dati ricostruiti. </li><li> Pan attraverso queste immagini e la ricerca di caratteristiche di interesse, come la dendrite litio illustrato nella figura 2. </li><li> Successivamente, utilizzare la segmentazione (etichettatura digitale) e gli strumenti di rendering 3D per rendere la caratteristica di interesse in tre dimensioni. </li><li> Per digitalmente segmento l&#39;immagine, creare un campo di etichetta e utilizzare strumenti thresholding per selezionare regioni del campione corrispondente ad un materiale. </li><li> Per ricreare un&#39;immagine come quella mostrata nella figura 2B, etichettare il pixel litio scuro e luminoso pixel elettrolita. Etichettare il litio contenuta neldendrite separatamente dagli elettrodi litio superiore e inferiore. <ol><li> Rendere il litio dendritiche in arancione e l&#39;elettrolita polimerico in blu. Rendere gli elettrodi superiore e inferiore al litio metallo in grigio e regolare il valore di trasparenza per rivelare il litio dendritica arancione. Ruotare questa ricostruzione tridimensionale per visualizzare la struttura da molte prospettive. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Bruce, P. G., Freunberger, S. A., Hardwick, L. J., Tarascon, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Li-O-2+and+Li-S+batteries+with+high+energy+storage.">Li-O-2 and Li-S batteries with high energy storage.</a> Nat Mater. 11, 19-29 (2012).</li><li>Balsara, N. P., Newman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+the+Energy+Content+of+Batteries,+Fuels,+and+Materials.">Comparing the Energy Content of Batteries, Fuels, and Materials.</a> J Chem Educ. 90, 446-452 (2013).</li><li>Girishkumar, G., McCloskey, B., Luntz, A. C., Swanson, S., Wilcke, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lithium+-+Air+Battery:+Promise+and+Challenges.">Lithium - Air Battery: Promise and Challenges.</a> J Phys Chem Lett. 1, 2193-2203 (2010).</li><li>Selim, R., Bro, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+observations+on+rechargeable+lithium+electrodes+in+a+propylene+carbonate+electrolyte.">Some observations on rechargeable lithium electrodes in a propylene carbonate electrolyte.</a> J Electrochem Soc. 121, 1457-1459 (1974).</li><li>Aurbach, D., Zinigrad, E., Cohen, Y., Teller, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+short+review+of+failure+mechanisms+of+lithium+metal+and+lithiated+graphite+anodes+in+liquid+electrolyte+solutions.">A short review of failure mechanisms of lithium metal and lithiated graphite anodes in liquid electrolyte solutions.</a> Solid State Ionics. 148, 405-416 (2002).</li><li>Monroe, C., Newman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendrite+Growth+in+Lithium/Polymer+Systems.">Dendrite Growth in Lithium/Polymer Systems.</a> J Electrochem Soc. 150, A1377 (2003).</li><li>Barton, J. L., Bockris, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Electrolytic+Growth+of+Dendrites+from+Ionic+Solutions.">The Electrolytic Growth of Dendrites from Ionic Solutions.</a> Proc R Soc Ser A. 268, 485-505 (1962).</li><li>Bhattacharyya, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+NMR+observation+of+the+formation+of+metallic+lithium+microstructures+in+lithium+batteries.">In situ NMR observation of the formation of metallic lithium microstructures in lithium batteries.</a> Nat Mater. 9, 504-510 (2010).</li><li>Chandrashekar, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=7Li+MRI+of+Li+batteries+reveals+location+of+microstructural+lithium.">7Li MRI of Li batteries reveals location of microstructural lithium.</a> Nat Mater. 11, 311-315 (2012).</li><li>Arora, P., White, R. E., Doyle, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacity+fade+mechanisms+and+side+reactions+in+lithium-ion+batteries.">Capacity fade mechanisms and side reactions in lithium-ion batteries.</a> J Electrochem Soc. 145, 3647-3667 (1998).</li><li>Ebner, M., Marone, F., Stampanoni, M., Wood, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+and+Quantification+of+Electrochemical+and+Mechanical+Degradation+in+Li+Ion+Batteries.">Visualization and Quantification of Electrochemical and Mechanical Degradation in Li Ion Batteries.</a> Science. 342, 716-720 (2013).</li><li>Qi, Y., Harris, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Observation+of+Strains+during+Lithiation+of+a+Graphite+Electrode.">In Situ Observation of Strains during Lithiation of a Graphite Electrode.</a> J Electrochem Soc. 157, A741-A747 (2010).</li><li>Eastwood, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+characterization+of+electrodeposited+lithium+microstructures+using+synchrotron+X-ray+phase+contrast+imaging.">Three-dimensional characterization of electrodeposited lithium microstructures using synchrotron X-ray phase contrast imaging.</a> Chem Commun. , (2014).</li><li>Shui, J. -. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversibility+of+anodic+lithium+in+rechargeable+lithium&#8211;oxygen+batteries.">Reversibility of anodic lithium in rechargeable lithium&#8211;oxygen batteries.</a> Nat commun. 4, (2013).</li><li>Harry, K. J., Hallinan, D. T., Parkinson, D. Y., MacDowell, A. A., Balsara, N. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+subsurface+structures+underneath+dendrites+formed+on+cycled+lithium+metal+electrodes.">Detection of subsurface structures underneath dendrites formed on cycled lithium metal electrodes.</a> Nat Mater. 13, 69-73 (2014).</li><li>Baruchel, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+synchrotron+hard+X-ray+based+imaging.">Advances in synchrotron hard X-ray based imaging.</a> Cr Phys. 9, 624-641 (2008).</li><li>Flannery, B. P., Deckman, H. W., Roberge, W. G., D'Amico, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+X-ray+Microtomography.">Three-Dimensional X-ray Microtomography.</a> Science. 237, 1439-1444 (1987).</li><li>Singh, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+molecular+weight+on+the+mechanical+and+electrical+properties+of+block+copolymer+electrolytes.">Effect of molecular weight on the mechanical and electrical properties of block copolymer electrolytes.</a> Macromolecules. 40, 4578-4585 (2007).</li><li>Monroe, C., Newman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Impact+of+Elastic+Deformation+on+Deposition+Kinetics+at+Lithium/Polymer+Interfaces.">The Impact of Elastic Deformation on Deposition Kinetics at Lithium/Polymer Interfaces.</a> J Electrochem Soc. 152, A396-1149 (2005).</li><li>Stone, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolution+of+the+Modulus+versus+Adhesion+Dilemma+in+Solid+Polymer+Electrolytes+for+Rechargeable+Lithium+Metal+Batteries.">Resolution of the Modulus versus Adhesion Dilemma in Solid Polymer Electrolytes for Rechargeable Lithium Metal Batteries.</a> J Electrochem Soc. 159, A222-A227 (2012).</li><li>Panday, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Molecular+Weight+and+Salt+Concentration+on+Conductivity+of+Block+Copolymer+Electrolytes.">Effect of Molecular Weight and Salt Concentration on Conductivity of Block Copolymer Electrolytes.</a> Macromolecules. 42, 4632-4637 (2009).</li><li>Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIH+Image+to+ImageJ:+25+years+of+image+analysis.">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nat methods. 9, 671-675 (2012).</li><li>Henke, B. L., Gullikson, E. M., Davis, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=X-Ray+Interactions+-+Photoabsorption,+Scattering,+Transmission+and+Reflection+at+E=50-30,000+Ev,+Z=1-92+(Vol+54,+Pg+181,+1993).">X-Ray Interactions - Photoabsorption, Scattering, Transmission and Reflection at E=50-30,000 Ev, Z=1-92 (Vol 54, Pg 181, 1993).</a> Atom Data Nucl Data. 55, 349-349 (1993).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Microtomografia raggi X duri è particolarmente adatto per i campioni di aria sensibili, come molti materiali elettrochimicamente attivi, dal momento che i raggi X possono penetrare attraverso il materiale custodia protettiva, consentendo l&#39;imaging facile del campione senza esposizione all&#39;aria. Forse la caratteristica più importante di questa tecnica di imaging è che i penetranti raggi X consentono all&#39;utente di vedere all&#39;interno del campione senza distruggerla. La maggior parte delle tecniche di ima...

Researchers are actively investigating battery chemistries with theoretical energy densities over an order of magnitude larger than traditional lithium-ion batteries.1,2 These high-energy-density batteries will make electric vehicles more competitive with their gasoline-powered counterparts.3 However, these new chemistries have several failure modes that preclude their use in commercial technologies. For example, these battery chemistries require a lithium metal anode to achieve large enhancements in energy density; unfortunately, lithium metal is prone to dendrite growth as lithium ions are reduced at the anode surface during charging.4-9 Additionally, breakage of active particles in the cathode and poor adhesion within the battery can cause cell failure.10
Many modes of battery failure occur on the micrometer scale. However, most battery materials are air sensitive making sample preparation for analysis by electron microscopy and traditional optical microscopy difficult. Synchrotron hard X-ray microtomography allows one to visualize the interior of a battery without disassembly.11-14 Furthermore, the technique produces a three-dimensional (3D) reconstruction of the assembled cell making it easy to find locations of failure.15 Finding robust techniques that enable researchers to develop the scientific understanding required to accurately predict the lifetime of a battery is critical for the design of next generation battery technologies. The procedure discussed herein will specifically demonstrate how one can prepare and image model batteries to study the growth of lithium metal dendrites through solid polymer electrolyte membranes.
Computed tomography (CT) scanning is not a new technique and has been used frequently for failure analysis in industry. Synchrotron-based X-ray microtomography is advantageous because the high brightness and flux of the source allow collection of images with high resolution and good signal to noise in a much shorter amount of time.16 Additionally, one can take advantage of the X-ray energy resolution to image at energies around a chemical species&#8217; absorption edge, causing the components containing that chemical species to be identified.17 It was found that the synchrotron source provides sufficient flux to achieve good contrast between lithium metal and solid polymer electrolyte membranes enabling one to image lithium metal dendrites.15
The study discussed herein uses a high modulus, block copolymer electrolyte membrane.18 These high modulus membranes suppress lithium dendrite growth, lengthening the lifetime of batteries.19,20 However, dendrites still eventually puncture the membrane causing the battery to fail by short-circuit. It is important to understand the nature of dendrite formation and growth in these high modulus electrolyte membranes in order to design strategies to prevent their growth.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Anhydrous N-methyl-2-pyrrolidone&#160;</td>
			<td>MILLIPORE</td>
			<td>MX1396-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium bis(trifluoromethane)sulfonamide</td>
			<td>MILLIPORE</td>
			<td>8438730010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium metal</td>
			<td>FMC Lithium</td>
			<td>None</td>
			<td>Lectro Max 100</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pouch material</td>
			<td>MTI Corporation</td>
			<td>EQ-alf-400-7.5M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel tabs</td>
			<td>MTI Corporation</td>
			<td>EQ-PLiB-NTA3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

failure analysis of batteries using synchrotron-based hard x-ray microtomography

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent of lithium-ion batteries, researchers have known that the lithium metal anode has the highest theoretical energy density of any anode material. However, rechargeable batteries containing a lithium metal anode are not widely used in consumer products because the growth of lithium dendrites from the anode upon charging of the battery causes premature cell failure by short circuit. Lithium dendrites can also form in commercial lithium-ion batteries with graphite anodes if they are improperly charged. We demonstrate that lithium dendrite growth can be studied using synchrotron-based hard X-ray microtomography. This non-destructive imaging technique allows researchers to study the growth of lithium dendrites, in addition to other morphological changes inside batteries, and subsequently develop methods to extend battery life.

Quando le cellule litio-litio simmetriche sopra descritte si susseguono a 90 ° C, la risposta di tensione sembra quello mostrato in figura 1. Infine, dendriti litio cresceranno attraverso l&#39;elettrolita e genera una cella di sicuro da cortocircuito. Quando questo accade, la risposta di tensione alla corrente applicata scenderà a 0,00 V. dendriti, come quella mostrata nella figura 2 appare in campioni che non hanno da cortocircuito. Non elettroliti dendriti spanning si trovano anche...

Watch this Scientific Journal Video about Failure Analysis of Batteries Using Synchrotron-based Hard X-ray Microtomography at JoVE.com

Failure Analysis of Batteries Using Synchrotron-based Hard X-ray Microtomography

Synchrotron-based hard X-ray microtomography is used to image the electrochemical growth of dendrites from a lithium metal electrode through a solid polymer electrolyte membrane.

Failure Analysis delle batterie a base di sincrotrone Utilizzando raggi X duri microtomografia

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent ...

failure-analysis-batteries-using-synchrotron-based-hard-x-ray

Research

JoVE Journal

Engineering

8.8K Views.  University of California Berkeley. Synchrotron-based hard X-ray microtomography is used to image the electrochemical growth of dendrites from a lithium metal electrode through a solid polymer electrolyte membrane.