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SEM原位解決方案每一個(gè)設(shè)計(jì)作品都精妙

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Nano Energy:北交大聯(lián)合過程所團(tuán)隊(duì)揭示N參雜空位缺陷可提高鋰離子電池中硅負(fù)極材料穩(wěn)

日期:2020-02-19

類石墨層包裹的硅納米球(Si@C)具有較高的比容量,但是在鋰化的過程中,硅球內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致硅球急劇膨脹,破壞外部網(wǎng)狀包裹層,因此一直沒有得到廣泛應(yīng)用。近日,PicoFemto?助力北京交通大學(xué)王熙教授中科院過程所陳仕謀研究員Si@NG基鋰離子電池負(fù)極材料的研究中取得新的發(fā)現(xiàn),相關(guān)研究成果以《Stress-relieving defects enable ultra-stable silicon anode for Li-ion storage》為發(fā)表國(guó)際期刊Nano Energy(IF=15.46)上。

原位電學(xué)樣品桿實(shí)驗(yàn)

圖1. 原位實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié) 

原位電學(xué)樣品桿示意圖

                     

2. PicoFemto?原位電學(xué)樣品桿示意圖JEOLFEI電鏡兼容)

                     

原位電學(xué)樣品桿實(shí)驗(yàn)結(jié)果

 

3. In situ TEM measurements of Si@NG and Si@G materials.(源自原文

研究人員利用PicoFemto?原位學(xué)樣品桿TEM-STM holder透射電鏡中原位研究了Si@NG負(fù)極材料在鋰化過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)氮摻雜的碳層包裹在硅納米球上能有效緩解硅球在鋰化過程中的體積膨脹。他們仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn):碳層中N的均質(zhì)摻雜使NG網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生了分布均勻的"空穴"缺陷,充分保證了硅球在膨脹過程中的應(yīng)力釋放。電池循環(huán)性能測(cè)試結(jié)果顯示,Si@NG表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性2100 mA g-1的電流密度下,100個(gè)循環(huán)后1321 mAh g-1的比容量,保持率約96.6%)。此外,初始庫(kù)侖效率(ICE) 達(dá)到90.3%。結(jié)論:原位透射電鏡研究結(jié)合有限元分析表明,氮參雜的Carbon matrix能夠有效緩解硅球鋰化過程中體積膨脹產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力,使得內(nèi)部的硅球保持完整,保證Si@NG負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和良好倍率性能。該研究驗(yàn)證了一種提高Si/C基電極材料電化學(xué)性能的可靠方法,為其在鋰離子電池(LIBs中的實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路。

原文DOI鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104568

PicoFemto?是安徽澤攸科技有限公司的原位電子顯微鏡解決方案產(chǎn)品。我們公司致力于向客戶提供原位透射電鏡解決方案、納米操縱手、MEMS傳感器、高精度源表等產(chǎn)品,并立志成為國(guó)際的微納操縱、顯微、加工設(shè)備制造商。想了解更多實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)及研究案例可發(fā)送郵件至support@zeptools.com詳詢。歡迎訪問公司網(wǎng)站http://www.ft889.com

                     


 

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作者:Tyler Chen


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