用于电池电极测量的纳米级精度太赫兹干涉测量技术

《Nature Communications》：Nanometre-precision terahertz interferometry for battery electrode metrology

　　

摘要

高精度、非破坏性的厚度测量对于锂离子电池（LIB）的制造至关重要。现有的测量方法，如X射线、声波和光学激光，受到速度、分辨率或对导电材料穿透能力的限制。在这里，我们展示了使用太赫兹（THz）法布里-珀罗（FP）干涉技术结合光子频率梳对LIB电极进行纳米级精度测量的方法。通过将频率梳的可追溯频率精度与太赫兹辐射的抗散射和抗吸收特性相结合，我们的系统能够以低于10 MHz的精度直接检测FP模式，扫描速率超过12 THz/s，同时光谱分析还能得出材料的复折射率。电极厚度（50–150 μm）的测量精度达到纳米级别：阳极为70.1 nm，阴极为465.5 nm（测量时间为0.2秒），而在25.6秒时精度进一步提高至7.8 nm和25.2 nm，这比基于时间分析的方法提高了两个数量级。该系统还支持三维轮廓测量和动态厚度监测，为下一代LIB计量提供了统一且无需校准的平台。