Raman da Jasco na análise de baterias

Importância das baterias

As baterias desempenham um papel estratégico na transformação energética global. Elas viabilizam a mobilidade elétrica, permitem o armazenamento eficiente de energia renovável e garantem o funcionamento de uma ampla gama de dispositivos portáteis que fazem parte do nosso dia a dia.

O avanço contínuo dessas tecnologias, em termos de capacidade, segurança, ciclo de vida e sustentabilidade, é essencial para acelerar a transição rumo a fontes de energia mais limpas e descentralizadas.

Para desenvolver baterias mais eficientes e duráveis, é fundamental compreender profundamente seus materiais e mecanismos de funcionamento. Nesse contexto, a análise estática permite investigar a estrutura, composição e propriedades dos componentes (como eletrodos e eletrólitos) em condições controladas, enquanto a análise operando (in situ) possibilita acompanhar, em tempo real, as transformações que ocorrem durante os ciclos de carga e descarga. Ambas são complementares e essenciais para otimizar o desempenho e a vida útil das baterias.

Caracterização de baterias via espectroscopia Raman

1. Estática

• Modos vibracionais são identificados em componentes cristalinos ou amorfos, sejam sólidos ou líquidos. Isso é vital para materiais como óxidos metálicos, carvão e eletrólitos.
• Resolução espacial micrométrica permite analisar partículas individuais e interfaces, com mais precisão que XRD ou FTIR.
• Bandas D (~1350 cm⁻¹) e G (~1580 cm⁻¹) do carbono fornecem métricas do grau de desordem e qualidade do grafite, detectáveis por Raman com alta sensibilidade.
• Solvatação e interações iônicas em eletrólitos (como oscilações O–C–O e S–N–S) são analisadas, contribuindo para otimização térmica e estabilidade.
• Raman imaging com MCR mapeia a distribuição de componentes como LiFePO₄ ou negro de acetileno em eletrodos com resolução <1 μm.

2. Operando (in situ)

• Permite observar mudanças em tempo real durante carga/descarga, evitando artefatos de amostragem ex situ.
• Detecta transformações estruturais, variações de concentração iônica e formação de interfaces, crucial em eletólitos poliméricos, líquidos e sólidos.
• Analisa degradações em baterias de estado sólido, identificando transições cristalinas, fenômenos irreversíveis e mecanismos de queda de performance.
• Permite observar mudanças nas bandas D/G do carbono amorfo durante intercalação de Li⁺, revelando fenômenos que XRD não consegue.
• Integração com outras técnicas (multi‑escala): SEM‑EDS, TOF‑SIMS e Raman operando permitem mapear distribuição iônica e estrutura em diferentes escalas.

Por que utilizar os microscópios Raman da Jasco (série NRS)

Os sistemas confocais Raman NRS da JASCO são ideais para essas aplicações estáticas, graças aos seguintes recursos:

• Resolução espacial de até 1 µm com filtro confocal dual spatial filtration (DSF) e autofoco preciso.
• Mapeamento químico rápido via QRI e SPRIntS, permitindo a criação ágil de mapas químicos em amostras heterogêneas.
• Controle de fluorescência patenteado, com múltiplos lasers (457–1064 nm) e filtros automáticos, ideal para materiais que normalmente apresentam fluorescência alta.
• Software Spectra Manager™ com ferramentas como MCR, correções automáticas (fluorescência, sensibilidade, comprimentos de onda), facilitando a geração de mapas químicos e análise vibracional.
• Usabilidade avançada: interface intuitiva (IQ Frame, Search NAV, Autofocus), automação completa e operação com segurança Classe 1 (laser fechado), reduzindo erros e acelerando a análise.

As baterias são essenciais para tecnologias modernas e sustentáveis. Sua caracterização, tanto estática quanto operando, por espectroscopia Raman revela detalhes críticos sobre estrutura, distribuição, transporte iônico e degradação.

Os sistemas confocais Raman da Jasco, com altíssima resolução, controle preciso e software robusto, oferecem uma plataforma de excelência para acelerar pesquisas em ambos os modos, garantindo insights profundos e confiáveis.

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Conheça também a série NRS, a linha de microscópios Raman confocais da Jasco, ideais para aplicações em baterias, materiais avançados, fármacos e muito mais:

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