Small Methods: 华中科技大学高义华团队利用原位电镜技术揭示纳离子电池充放电行为和机械性能


发布时间:

2022-02-10

众所周知,虽然锂离子电池已经被广泛应用,但是锂资源的稀缺性迫使人们不得不去探索替代品。

众所周知,虽然锂离子电池已经被广泛应用,但是锂资源的稀缺性迫使人们不得不去探索替代品。这其中,钠离子电池被认为是有希望的替代品。然而,Na+的大半径(1.02 Å)容易引起电极材料的体积膨胀、碎裂和钠离子在负极材料中的不可逆输运,导致电极材料的破坏,循环稳定性差,速率性能不理想。因此,探索合适的负极材料以加速钠离子电池的商业应用势在必行。

近日,华中科技大学高义华团队通过原位透射电镜研究了氧化锑纳米带的形貌、结构演化、电化学反应和力学性能。研究中,Sb2O3纳米带展现了超快固化速率,并经历了嵌层反应生成NaxSb2O3、转化反应生成Sb和合金化反应生成NaSb三个阶段的固化反应。这些研究为通过合理设计提高钠离子电池电化学性能和力学性能提供了理论依据。相关研究成果以“Investigations on the Electrochemical and Mechanical Properties of Sb2O3 Nanobelts by In Situ Transmission Electron Microscopy”为题发表在国际期刊Small Methods上。博士生郑一帆为文章的第一作者,高义华教授与张智副教授为共同通讯作者。

原文链接:https://doi.org/10.1002/smtd.202101416.

11

图1 原位实验方法

该实验利用泽攸科技的PicoFemto®原位TEM-STM电学测量系统在透射电镜内搭建了钠离子电池原位测试平台,不仅原位测试了电池的电化学性能,还利用样品杆自带的三维机械手探索了Sb2O3纳米带的机械性能。

1

图2 原位观测电池充放电过程

1

图3 纳化过程中的高分辨结构表征

1

图4 纳化机理示意图

1

图5 原位机械性能表征

1

图6 实验中使用的原位样品杆