Nano Energy:泽攸科技原位杆应用于碱金属离子电池


发布时间:

2018-08-15

利用PicoFemto®原位样品杆发表的研究成果持续更新中,未来小编还将不断更新产品应用案例。错过之前报道的老师们也可以在公众号首页点击"往期文章"阅读。也欢迎大家关注公众号,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研究成果,快来和小伙伴们一起开脑洞吧。

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为获得电池的高能量密度,位于元素周期表左上方的金属锂成为了当今二次电池的优选,然而,锂电池发展到现在似乎遇到了一个"瓶颈期",能量密度提升缓慢,成本下降并不迅速,而且在快充、适应温度范围、更大规模部署应用(电动汽车、储能)以及资源丰度方面都已经遇到了挑战。因此人们一直在寻找一种新的二次电池技术弥补锂电的不足。碱金属离子电池利用钠、钾等碱金属代替锂,因钠、钾等金属的储量远远高于锂,碱金属离子电池的普及将会降低电池的成本。本文利用原位透射电子显微镜技术深入研究了碱金属离子电池中离子的迁移特性。电池的一端电极为金属钠及钠表面包覆的氧化层,另一端电极为SnS2.研究表明,钠离子的注入会产生大量缺陷以及5%左右的晶格膨胀,同时会伴随着Na0.5SnS2超结构中间相的产生。不同与离子键主导的电极材料,由范德瓦尔斯力主导的SnS2材料中的钠化和锂化过程非常相似(都是不对称的反应路径)。但是钠化过程中相对于锂化过程会产生更高密度的缺陷,这可能与Na离子更大的半径和质量有关。这项研究对于理解碱金属电池中金属离子迁移的特性非常重要。不对称的钠离子内嵌和抽离路径可以帮助我们更好的理解碱金属离子电池中的电压回滞和能量效率的根源。相关研究成果由北京大学、中科院大学、中科大、美国布鲁克海文国家实验室共同完成,相关研究成果发表在《Nano Energy》上(Nano Energy 32 (2017) 302–309)。

泽攸科技的PicoFemto®系列原位样品杆在该研究中作为电池模型的载体,稳定而准确完成了测样区域选择以及施加电场等任务。值得一提的是,泽攸科技推出的双用载样方案,相比于传统的STM探针杆只能用金针载样,大大提高了产品的应用范围和易用性。  

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实时观测钠离子在SnS2中的输运过程。  

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可以清晰观察到钠化过程中相界的移动。  

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高分辨TEM观测钠离子抽出过程。  

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理论支持。

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