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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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)公司網(wǎng)站http://www.xmm2fs.com

                         


     

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    作者:Tyler Chen


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