pco.dimax助力锂电池相关研究三：采用中子和X光扫描的锂电池四维成像
2026-07-07 来源:本站 点击次数:124D imaging of lithium-batteries using correlative neutron and X-ray tomography
with a virtual unrolling technique
使用基于虚拟展开技术的相关中子和X射线层析成像方法对锂电池进行4D成像
with a virtual unrolling technique
使用基于虚拟展开技术的相关中子和X射线层析成像方法对锂电池进行4D成像
Ralf F. Ziesche, Tobias Arlt, Donal P. Finegan, Thomas M.M. Heenan, Alessandro Tengattini, Daniel Baum, Nikolay Kardjilov, Henning Markötter, Ingo Manke, Winfried Kockelmann, Dan J.L. Brett& Paul R. Shearing*
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-13943-3
NATURE COMMUNICATIONS | (2020) 11:777
【摘要翻译】
锂嵌入和电极降解过程的时间和空间分辨跟踪对于检测和理解锂电池运行过程中的性能损失至关重要。在这篇文章中，高通量X射线计算机断层扫描能够识别商用锂/二氧化锰原电池中的机械降解过程，并间接跟踪锂扩散；此外，补充中子计算机断层扫描已确定锂的直接扩散过程和电解质润湿电极过程。虚拟电极展开技术提供了电极层内部更深入的视图，并用于检测使用传统三维渲染工具难以观察到的微小波动。此外，“展开”提供了一个多模态图像数据关联平台，该平台有望在电池科学和工程中获得更广泛的应用，以研究电池循环过程中的各种影响，例如电极降解或锂扩散阻塞等。
图文节选（1）
图文节选（1）
图1:显示了电池操作、放电曲线和虚拟展开技术。图a显示了Duracell研究的Li/MnO2 CR2原电池的图示。图b显示了CR2电池在4.5Ω以上的恒定电阻-放电曲线，其中同时进行了快速X射线CT。图c显示了超过4.7Ω的恒定电阻放电曲线，在一定时间间隔后的每次中子层析成像都会中断放电。图d显示了中子和X射线CT重建的断层图，以及重建虚拟展开后提取的切片示例。在X射线图像中清晰可见的是镍电流收集网，它看起来比LixMnO2活性电极材料更亮
图文节选（2）
高速X射线CT
在ESRF的高速X射线成像光束线ID15A上使用76 keV单色X射线束进行X射线成像实验。该光束线具有较高的光子通量和亮度，能够以较高的空间和时间分辨率进行成像。使用的摄像机系统包括pco.dimax（德国PCO AG）高速摄像机，该摄像机允许记录12位图像，像元大小为10.87µm，像素分辨率为794×800像素，且将视场（FOV）限制为8.6×8.7 mm2（水平×垂直）。由于受限制的FOV，只有一半的电池被成像，成像中心点在电池的中间。为了在横向拍摄完整的电池，使用了“扩展视野”断层扫描。因此，将旋转中心置于FOV边缘附近，并拍摄由两张180半断层照片组成的360°断层照片，其中2×2000半投影，角度增量为0.09°。每40秒进行一次断层摄影，每次射线摄影的总采集时间为2.8秒和0.7毫秒。在实验过程中，使用4.5Ω电阻器对CR2电池进行放电（见图1b）。恒定电阻器电路和蓄电池之间的电气接触是通过使用ID15A旋转台（美国航空技术公司ABR1000）内置的电气滑环（英国穆格P4+紧凑型滑环）实现的，该滑环允许连续旋转。电气连接是由压在蓄电池正负极端子上的铜箔制成，并用电工胶带紧紧包裹。电线被焊接到铜片上，并连接到滑环和电阻器上。为了尽量减少光束硬化伪影，将精细编织的X射线透明铜网连接到电池头的正极接线片上，并通过FOV沿电池外壳向下固定到电池底部。在电池放电和图像记录后，使用标准重建软件和滤波反投影（FBP）重建算法重建所有103张记录的断层图像。在作者之前的报告中可以找到更详细的测量描述。
【关于pco.dimax cs3】
图文节选（2）
高速X射线CT
在ESRF的高速X射线成像光束线ID15A上使用76 keV单色X射线束进行X射线成像实验。该光束线具有较高的光子通量和亮度，能够以较高的空间和时间分辨率进行成像。使用的摄像机系统包括pco.dimax（德国PCO AG）高速摄像机，该摄像机允许记录12位图像，像元大小为10.87µm，像素分辨率为794×800像素，且将视场（FOV）限制为8.6×8.7 mm2（水平×垂直）。由于受限制的FOV，只有一半的电池被成像，成像中心点在电池的中间。为了在横向拍摄完整的电池，使用了“扩展视野”断层扫描。因此，将旋转中心置于FOV边缘附近，并拍摄由两张180半断层照片组成的360°断层照片，其中2×2000半投影，角度增量为0.09°。每40秒进行一次断层摄影，每次射线摄影的总采集时间为2.8秒和0.7毫秒。在实验过程中，使用4.5Ω电阻器对CR2电池进行放电（见图1b）。恒定电阻器电路和蓄电池之间的电气接触是通过使用ID15A旋转台（美国航空技术公司ABR1000）内置的电气滑环（英国穆格P4+紧凑型滑环）实现的，该滑环允许连续旋转。电气连接是由压在蓄电池正负极端子上的铜箔制成，并用电工胶带紧紧包裹。电线被焊接到铜片上，并连接到滑环和电阻器上。为了尽量减少光束硬化伪影，将精细编织的X射线透明铜网连接到电池头的正极接线片上，并通过FOV沿电池外壳向下固定到电池底部。在电池放电和图像记录后，使用标准重建软件和滤波反投影（FBP）重建算法重建所有103张记录的断层图像。在作者之前的报告中可以找到更详细的测量描述。
【关于pco.dimax cs3】
pco.dimax cs相机为汽车安全测试中的车载、外置及锤击测试为核心的全范围应用所特别设计。与其它pco.dimax系列相机一样，cs也具有内置的自动图像标定这个独特功能，即其标定无须用户介入。
pco.dimax cs3在1920×1440像素的分辨率下可实现高达每秒1603帧的成像速率。此相机体积小，重量轻，有强化抗震设计，适合在不同的位置上固定。其快速镜头转换接口可以方便的接入常用的C、F和EF接口，十分的灵活方便。
为了利于现场数据检查，此相机包含一个HD-SDI 视频输出端和自动镜头控制。在加之以可靠的多相机同步功能，pco.dimax cs相机必能为您在各种汽车安全测试的挑战中提供清晰出众的彩色图像。
pco.dimax cs3的主要特点：
- 3086 fps @ 1296×1024像素分辨率
- 1603 fps @ 1920×1440像素分辨率
- 85×85×102.5 mm体积紧凑
- 12 bit动态范围
- 9 GB 相机内置存储空间
- 高倍重力抗震强化机身（150 G for 11 ms）
- 可靠的触发和同步模式
- 优异的光灵敏度
- 快速镜头转换接口
- 自动图像标定
- HD-SDI 输出端
- 可选项：集成镜头控制
【关于埃赛力达科技Excelitas Technologies Corp.】
埃赛力达是一家技术经验丰富供应商，致力于提供先进的、改善生活的革新技术，为生命科学、先进工业、新一代半导体、航空航天等各终端市场的全世界企业提供服务。公司总部位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡。埃赛力达是光子技术设计、开发和制造领域的重要合作伙伴，为全世界客户提供传感、检测、成像、光学和特种光源方面的前沿创新技术。
广州市元奥仪器有限公司作为埃赛力达在国内的核心代理商，根据用户的不同需求提供具备高性能、高质量的产品，为客户提供专业的方案与报价，欢迎咨询！
【关于元奥仪器】
广州市元奥仪器有限公司从事引进欧美高端光电相关领域的仪器设备与提供系统集成的服务商。
本公司是一家有一定工程技术根基的高质素专业公司，为客户提供专业的高端的仪器与产品。我们拥有充满活力的销售队伍与受过原厂培训、经验丰富的售后服务队伍，同时我们具有丰富仪器技术知识和应用经验的人员，这是我司成功和发展的基本保障，是我们的信心所在，也是客户寄以信任的基础，我们衷心感谢各位客户长期以来对我司的充分信赖和鼎力支持。我司代理众多国际上高端品牌的光学成像系统与光机系统，如德国Excelitas PCO公司、加拿大Excelitas LED光源、美国FLI公司、美国MEDIACY公司、英国Prior公司、美国BNC公司、日本GOYO OPTICAL公司等等。
我司凭借多年在成像领域的应用经验与成功案例，我们为您提供各种成像设备与系统产品，科学级CCD相机、高速摄像机、高灵敏度相机、工业相机、超高灵敏度相机、sCMOS科学相机与水下摄像机。主要应用在天文成像、工业成像、光谱成像分析、机器视觉和其他在科研对成像有高要求的测量领域。
我们以专业的知识及热忱的服务，期望为用户提供途径而达到更好的工作效率而努力，本着不断吸收新知的精神，让用户能享用信息科技所带来的便利。努力保持在物理光学、高速摄影、工业检测、分析化学，环境环保等领域的仪器设备各方面上给用户提供全新的技术产品。
“专业的知识，优质的售后服务，专门的技术支持力量”，这是我公司所一向的待客宗旨，把一整套优质的服务贯彻于售前、售后服务中，这是我们的承诺。
我们所代理的仪器设备已广泛应用于各著名大学、研究单位、工业生产领域、医院等。让我们与新老客户朋友一起，继往开来，与时共进......如对相关产品感到兴趣，欢迎随时联系交流，公司网址：www.gzyaco.com、电话：400-860-2677。
相关文章
更多 >