Esquema de un sistema óptico de un microscopio de rayos X suave de transmisión de barrido (STXM). Crédito:NINS / IMS
Las baterías de iones de litio (LIB) se utilizan ampliamente para los productos diarios de nuestra vida, como los coches híbridos, Teléfono móvil, etc., pero su proceso de carga / descarga aún no se comprende completamente. Para entender el proceso, comportamientos de iones de litio, distribución y composición química y estado, debe ser revelado. Un grupo de investigación del Instituto de Ciencia Molecular observó que el microscopio de rayos X de transmisión por barrido (STXM) puede ser una técnica poderosa para realizar espectroscopía de absorción de rayos X (XAS) con alta resolución espacial.
Al utilizar el borde de absorción de un elemento específico, se puede obtener el estado químico bidimensional de una muestra. Para analizar el litio por STXM, el borde de absorción de Li K (55 eV) en la región de baja energía hace que sea difícil medir el XAS debido a la falta de un elemento óptico adecuado y los tremendos armónicos de orden superior de un monocromador que contaminan el XAS. Por lo tanto, una placa de zona de filtrado de paso bajo (LPFZP), un elemento óptico de enfoque del STXM, fue desarrollado para superar estos problemas. El LPFZP utiliza silicio de 200 nm de espesor como sustrato de la placa de zona y el sustrato funciona como un filtro de paso bajo por encima de 100 eV utilizando Si L 2, 3 bordes.
La óptica híbrida del LPFZP puede suprimir los armónicos superiores sin instalar un componente óptico adicional en el STXM. Como resultado, el STXM con LPFZP suprime los armónicos de orden superior hasta el 0,1% de la intensidad original y permite medir los espectros XAS del Li K-edge. Luego, la resolución espacial se estimó en 72 nm.
Se analizó una muestra de sección delgada de un electrodo de prueba del LIB. La muestra está hecha de Li 2 CO 3 mediante un proceso de enfoque de haz de iones. La imagen STXM a 70 eV y los espectros XAS de borde K de Li se muestran en la Fig.2 (a) y 2 (b), respectivamente. Los espectros XAS se obtienen con éxito de las regiones indicadas por círculos en la Fig. 2 (a).
Fig. 2. (a) Imagen STXM de una muestra de carbonato de litio con rayos X suaves de 70 eV y (b) Espectros de absorción de rayos X de borde K de litio en las áreas 1-4 indicadas por círculos en el Panel (a) Crédito:NINS /SOY S
Para comprender el comportamiento del litio en el LIB es necesario mejorar su desempeño, momento en el que STXM con LPFZP será útil para analizar el litio con alta resolución espacial.
