电学探针杆在锂离子电池负极材料研究中应用


发布时间:

2019-02-19

新春伊始,万象更新!利用PicoFemto®原位样品杆发表的研究成果持续更新中,小编将会持续更新泽攸科技产品应用案例。老师们也可以在公众号首页点击"往期文章"了解利用泽攸科技产品的相关研究成果。同时,小编会密切关注透射电镜原位研究领域前沿动态,为大家提供更多资讯。这里有电子显微镜领域的前沿资讯、特别的实验方案和高水平的研究成果,盘起来!

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Sn基锂离子电池负极材料具有较高的比容量和良好的安全性,在未来很有可能替代石墨作为商用锂离子电池的负极材料。近日,PicoFemto®助力华南理工大学邓洪教授、熊训辉教授、林璋教授在Sn@C基离子电池负极材料的研究上再创突破,相关研究成果以《Upcycling of Electroplating Sludge into Ultrafine Sn@C Nanorods with Highly Stable Lithium Storage Performance》为题发表在国际期刊《Nano Letters》(IF=12.08)上。

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图1. 实验细节及相关说明

  

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图2. PicoFemto原位电学样品杆示意图(JEOL及FEI电镜兼容)

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图3. (a) Schematic of dry cells based on the Sn@C for the in situ TEM study. (b−f) Time-lapse TEM images for the Sn@C during a full lithiation−delithiation process with an applied voltage of ±3 V between the W and Au electrodes.(源自原文)

研究人员利用枯草杆菌再生电镀污泥中的金属锡(Sn),细微的锡金属颗粒可以镶嵌在氮、磷共掺杂的多孔碳棒上,并且发现这种负载锡金属颗粒的碳棒(Sn@C)用作锂离子电池负极材料时有优异的储锂性能(可逆容量:560 mAh/g at 1 A/g,大约1500次的循环几乎没有衰减)。他们利用PicoFemto®原位电学样品杆(TEM-STM holder)在透射电镜中实时研究了Sn@C负极材料在锂化和脱锂过程中的结构稳定性,发现锂化和脱锂过程中内部的Sn纳米颗粒会周期性的膨胀和收缩。原位透射电镜研究表明, Carbon matrix能够有效缓解负极材料锂化和脱锂过程中体积膨胀产生的机械应力,使得内部的Sn纳米颗粒保持完整,保证了Sn@C负极材料的循环稳定性和良好的倍率性能。研究人员认为:1、纳米尺度的Sn颗粒;2、Sn纳米颗粒在碳笼中的均匀分布;3、氮、磷共掺杂的碳层等是Sn@C负极材料良好循环稳定性和倍率性能的关键因素。该研究利用细菌再生污泥废弃物中的锡金属巧妙的得到了高稳定性的锡基锂离子电池负极材料,我们相信这种新方案在未来可能会被推广到过渡金属及金属氧化物作为负极材料的新一代锂离子电池当中。

原文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.8b04944

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04944