2019-02-19 15:42:18, 泰思肯中国 TESCAN(中国)
日前,上海交通大学材料科学与工程学院 · 金属基复合材料国家重点实验室刘河洲教授及其团队田然等人在新型具有高放电效率的锂离子电池复合阳极材料研究方面取得重要成果!在这项工作中,刘河洲团队首次发现了一种Li的新的亚稳态形式—Li团簇。经实验研究,这种能够生长出微小Li团簇的碳纤维布(CC)/Li簇复合阳极材料具有出色的电化学可逆性和高放电效率,在实际应用中具有广阔的前景。
该项研究的相关成果已发表在材料领域的综合性权威期刊Small(2018年,IF=9.598),论文题目为High-Coulombic-Efficiency Carbon/Li Clusters Composite Anode without Precycling or Prelithiation。其中,动态的微观形态学表征使用TESCAN MIRA3场发射扫描电子显微镜完成,关键工作如锂元素不同沉积形式(如Li团簇和Li枝晶)的分布及Li+ 和Li元素之间的转变活性表征,则采用了TESCAN FIB-SEM与飞行时间二次离子质谱联用分析技术。
图:研究成果发表在材料综合性权威期刊 Small (2018年)
近年来,新能源汽车和消费电子市场的迅速增长,带动了电池产业的快速发展,高能量密度电池成为电池发展的主旋律。元素Li由于重量轻、电化学势能低且具有高理论能量密度,而被认为是锂电池的理想阳极材料。但使用Li作为电池阳极材料,仍然存在一些不可避免的问题,如不可控的Li沉积、体积膨胀、Li晶枝的生成等等,严重影响电池效率和安全性。
为了改善Li金属阳极的性质,刘河洲研究团队在这方面做了大量研究和尝试,例如采用在合适的衬底上生长锂的方案。基于此,研究团队首次发现了一种Li的新的亚稳态形式—Li团簇,这种团簇形成在电池过锂化过程中,从生长出LixC6之后到形成Li枝晶之前。并且,这种微小的Li团簇表现出很高的Li+和Li元素之间的转变活性。
图:刘河洲团队首次发现了一种Li的新的亚稳态形式—Li团簇
研究团队使用了裸碳纤维布(CC)作为阳极,过量的LiCoO2作为阴极来组装电池,在碳纤维上观察到了这种Li团簇。并且,使用新型CC / Li团簇复合材料作为阳极的电池,性能相比常用的电极提升了57.2%,且没有观察到容量波动,放电效率与石墨阳极一样好。
图:研究团队使用TESCAN场发射扫描电镜进行动态的电极充放电循环的微观形貌表征
通过制备CC/Li簇复合阳极来获得可逆且具有电化学活性的Li团簇,研究团队得到了具有显著能量密度和高放电效率的研究结果。此外,CC/Li簇复合阳极无需预循环或预锂化,可直接组装成电池,消除了繁琐昂贵的电池预循环和预锂化过程。这种有效且简便的方法极大地简化了工艺,为下一代高能量密度锂电池的高容量阳极设计提供了一种新方法。
图:研究团队采用FIB-SEM-Tof-sims联用分析技术进行Li元素的面分布分析及Li簇和Li枝晶的分布分析,并验证了不同形式锂沉积电化学性能的不同
刘河洲教授团队在关于锂离子电池正极材料的实用化方面做了大量研究,除了这项工作,研究团队还进行了3D Al2O3材料抑制锂离子电池中锂沉积及锂枝晶形成机理的研究,相关成果已发表在CHEMSUSCHEM期刊(2018年,IF=7.411),该研究同样使用了TESCAN FIB-SEM-Tof-sims联用分析技术。
目前,TESCAN FIB-SEM-Tof-sims新型联用分析技术已成为锂离子电池材料研究的利器,在国际上,已经有多个课题组采用该项分析技术进行了相关研究,并在多种期刊发表了高水平文章。
在上述工作中,刘河洲教授团队使用的是安装在上海交通大学分析测试中心的TESCAN MIRA高分辨场发射扫描电子显微镜及TESCAN 双束电镜与飞行时间二次离子质谱联用系统。
上海交通大学分析测试中心是一个面向校内外开放的校级测试平台,目前已配置多台TESCAN电镜及FIB系统,包括一台VEGA3 W-SEM,一台MIRA3 FE-SEM,一台配置拉曼的超高分辨MAIA3 FE-SEM-Raman系统和一台配置有飞行时间-二次离子质谱的超高分辨GAIA3 FIB-SEM-Tof-sims系统。
图:上交大分测中心TESCAN FIB-SEM—Tof-sims联用分析系统
更多 TESCAN 技术和应用详情
请访问:www.tescan.com
05-15 WAYEAL皖仪
“世界计量日”——计量行业的可持续发展【专题直播,精彩持续】05-15 福禄克公司
干货分享 | 全面掌握新能源汽车维修检测工具的安全操作与精准测试05-15 福禄克公司
名单公布 | 2024现代电能质量书本申领活动寄送05-15 福禄克公司
【新升级】Fluke iSee安卓版APP,更专业,更易用!05-15 福禄克公司
操作指南 | LPGC 安装&优化,快速入门!05-15 Restek
新国标 | Restek 法医毒物领域产品解决方案05-15 Restek
细胞系鉴定试剂盒焕新上市:免费试用+礼品双重惊喜!05-15 赛默飞基因科学
德国元素助力AOAC食品检测技术与标准研讨会05-15 德国元素
血液专题 | 你敢信?锻炼身体也会害人?05-15
Ugo Basile口面部疼痛测试仪 | 新型大小鼠口面自我赏罚实验——为临床前口面部疼痛评估提供卓越解决方案!05-14 玉研仪器
走近用户,聆听心声 | 福立仪器走访国家级重点技工院校,强化合作与交流05-14
风雨携手共进,十载春华秋实——检测家十周年庆典!05-14 检测家
最高1000万!这35个地区均可领取补贴!现行有效的实验室政策汇总05-14
仪器租赁 | 沃特世 液质联用,月租金52000元起05-14
精准引领精彩 雷磁“智”向未来——新品发布会05-14
倒计时1天|《解析:qPCR 应用、技术要点与数据分析》线上直播05-14
智能科技,引领未来——天瑞仪器盛装亮相2024国际电子电路上海展05-14
同济大学与天瑞仪器产教融合创新实践基地挂牌仪式顺利举行05-14
VOC.5 | 石油化工行业供气 “宠儿”!05-14 普敦科技