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原位電子顯微鏡每一個設計作品都舉世無雙

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Small Methods: 華中科技大學高義華團隊利用原位電鏡技術揭示納離子電池充放電行為和機械性能

日期:2022-02-10

眾所周知,雖然鋰離子電池已經被廣泛應用,但是鋰資源的稀缺性迫使人們不得不去探索替代品。這其中,鈉離子電池被認為是有希望的替代品。然而,Na+的大半徑(1.02 ?)容易引起電極材料的體積膨脹、碎裂和鈉離子在負極材料中的不可逆輸運,導致電極材料的破壞,循環穩定性差,速率性能不理想。因此,探索合適的負極材料以加速鈉離子電池的商業應用勢在必行。

   近日,華中科技大學高義華團隊通過原位透射電鏡研究了氧化銻納米帶的形貌、結構演化、電化學反應和力學性能。研究中,Sb2O3納米帶展現了超快固化速率,并經歷了嵌層反應生成NaxSb2O3、轉化反應生成Sb和合金化反應生成NaSb三個階段的固化反應。這些研究為通過合理設計提高鈉離子電池電化學性能和力學性能提供了理論依據。相關研究成果以“Investigations on the Electrochemical and Mechanical Properties of Sb2O3 Nanobelts by In Situ Transmission Electron Microscopy”為題發表在國際期刊Small Methods上。博士生鄭一帆為文章的第一作者,高義華教授與張智副教授為共同通訊作者。 

原文鏈接:https://doi.org/10.1002/smtd.202101416.

圖1 原位實驗方法

 原位實驗方法

圖1 原位實驗方法

    該實驗利用澤攸科技的PicoFemto?原位TEM-STM電學測量系統在透射電鏡內搭建了鈉離子電池原位測試平臺,不僅原位測試了電池的電化學性能,還利用樣品桿自帶的三維機械手探索了Sb2O3納米帶的機械性能。

圖2 原位觀測電池充放電過程

圖2 原位觀測電池充放電過程

圖3 納化過程中的高分辨結構表征

圖3 納化過程中的高分辨結構表征

圖4 納化機理示意圖

圖4 納化機理示意圖

圖5 原位機械性能表征

圖5 原位機械性能表征

圖6 實驗中使用的原位樣品桿

圖6 實驗中使用的原位樣品桿

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作者:澤攸科技