發展鋰離子電池尤其是快速充電技術的關鍵是在現實條件下、實時地在納米到中尺度上跟蹤和理解功能材料中發生的動態過程的能力。電池運行期間的鋰離子動態成像(操作成像)目前需要復雜的同步X射線或電子技術,這并不適合高通量材料篩選。這限制了快速和合理的材料改進。作者介紹了一種簡單的基于實驗室的光學干涉散射顯微鏡,用于解析電池材料中的納米鋰離子動力學
發展鋰離子電池尤其是快速充電技術的關鍵是在現實條件下、實時地在納米到中尺度上跟蹤和理解功能材料中發生的動態過程的能力。電池運行期間的鋰離子動態成像(操作成像)目前需要復雜的同步X射線或電子技術,這并不適合高通量材料篩選。這限制了快速和合理的材料改進。
作者介紹了一種簡單的基于實驗室的光學干涉散射顯微鏡,用于解析電池材料中的納米鋰離子動力學,并將其應用于跟蹤電極基質中典型正極材料LixCoO2的單個粒子的循環。作者直接可視化絕緣體到金屬、固溶體和鋰有序相變,并確定鋰在單粒子水平上的擴散率,識別不同的充放電機制。最后,作者捕獲了Li0.5CoO2組分中與單斜晶格畸變相關的不同晶體取向間疇界的動態形成。
作者表示,該方法的高通量特性允許在整個電極上取樣許多粒子,未來將有助于探索位錯、形態和循環速率對電池退化的作用。其成像概念的通用性意味著它可以應用于任何電池電極的研究,推而廣之,它可以應用于離子傳輸與電子或結構變化相關的系統。這些系統包括納米離子薄膜、離子導電聚合物、光催化材料和記憶電阻器。
作者: 來源:科技日報
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