仿真lithium电池固电相位

AZOM与ZewenZhang通话,ZewenZhang与Yi Cui教授协作制作锂电池固电相位图新的成像技术为下一代电池技术铺路

容你自我介绍背景 并介绍你如何参与研究

徐文张博士亚博网站下载美国斯坦福大学材料科学工程系学生工科学士 中国清华大学自大二起我一直在处理电池斯坦福大学教科亚博网站下载y Cui实验室和我的研究主要侧重于开发方法描述本州电池中材料和接口特征,引导构造和化学设计并实现更好的电池

锂离子电池当前为何画出如此重要的研究焦点

开发清洁能源生成、传输和分配技术对迈向可持续未来至关重要可再充电电池,特别是锂电池,可能是存储可再生能源和帮助去碳化网格最合适的技术

固电相位或SEI在电池中是什么

固电相接段或SEI系电极相联相联相联相联相联因电解分解具体地说,锂离子或锂金属电池中几乎全部电解物对负电极工作潜力具有热动不稳定性

固有不稳定性将导致电解溶剂分解以及电解液中的锂盐分解分解产物将组成电极图层;该图层相似固电解法性质,因此被称为固电相间段

如何分层损耗锂离子电池功能

公平说来 SEI编队对电池不差如前所述电解法电化学不稳定,对抗负电解工作潜力SEI的存在实际上帮助使热动不稳定电解选择接口元化,从而使电池能稳定循环然而,SEI增长将耗用活性锂(或容量),导致容量衰变

一方面,SEI不受控制增长将持续耗用主动容量另一方面,SEI积聚会增加细胞阻塞并导致电池往返节能下降

上层图像为何如此难

2017年前SEI图片仍难为电池圈所见第一,SEIs只有数十纳米厚少数有限特征工具有如此高空间分辨率传输电子显微镜可能是调查这些相位的唯一可行选择

亚博网站下载第二,电池材料和相位极敏感空气和水分即使是最小接触也会改变他们的化学和纳米结构等但这些污染在传统TEM样本编程和传输程序中不可避免

亚博网站下载第三,电池材料和相位很容易受高能电子波束破坏TEM列电子加速为300keV能高能束很容易摧毁样本当我们进一步放大时,问题会更大,因为波束强度会更高

师傅亚博网站下载Yi Cui实验室首先改编并开发电池材料低温电子显微镜(cryo-EM),在那里已建立低温传输程序帮助防止空气和水分污染,低温成像条件大大改善敏感电池材料的波束容亚博网站下载首次原子解析图片 敏感电池材料和相位

SEIHRTEM电解和干状态下Li金属解析两种状态的厚度差表示SEI层本地液电解环境膨胀状态

现在,我们正在进一步推延这一限值亚博网站下载工作电池电极材料置置液电解环境第一代工作液电解液去除样本准备亚博网站下载现在,我们想保护液电解环境 并用电池素材一起探测本地电解环境界面挑战至少双重性

亚博网站下载一方面高分辨率TEM样本最多需要几百纳米厚;获取液电解素和固电解素的稀薄样本实为挑战性。另一方面,有机电解法比SEI对电子波束更加敏感,因此成像协议应仔细调整因此,多年来一直困难重重。

如何获取高清晰度SEI图像使用什么方法

样本准备部分,我们通过并开发薄膜震荡法保护电解环境,用锂金属嵌入电解薄膜维化意指制造像玻璃的东西 具体地说,我们正在冷冻液电解速度快到它不结晶并维护近本地液环境结构

成像部分使用低剂量技术并用直接电子检测器以最小化总电子组成高分辨率图像

为什么要写布洛特纸

编程过程关键清除TEM网格上的额外液态,以便获取稀薄样本,适合高分辨率TEM特征描述

图片告诉我们SEI膨胀什么如何关联电池性能

通过比较干状态和湿状态SEI, 我们首次报告SEI在液电解环境中膨胀状态我们还发现膨胀行为 几乎遍及各种液电解系统通过定义膨胀比,湿干SEI厚比, 我们发现高度SEI膨胀往往显示电化循环差

图像感想:微笑打/Stopterstock.com

归根结底,为什么图像层能力意义重大?如何为控制负作用的尝试提供资讯

SEIs常被视为电池中“最重要但最少理解组件”。电池接口的合理设计需要原子级理解这些密钥组件以本地化学和结构信息知识SEI, 我们可以建立构件结构-财产关系 工程原理

多重要你相信你的研究 提高电池充电率

界面是决定电池性能的关键构件详细基本理解SEI将有助于推介合理设计,快速收费应用也将如此

个人最令人兴奋的方面 这一新研究你

最令人振奋的新研究方面是,我们可以利用跨学科研究的力量生成新知识。具体地说,我们现在能够探索电化系统中这些否则无法获取的长度尺度并提供与以前假设有根本不同的新发现

无法获取的长尺度理解这些关键构件可产生许多宝贵洞见,或支持先前假设或生成新假设

曾表示想制作三维SEI图像如何开始接近

亚博网站下载并使用断层摄影技术解决三维本地状态中相位和素材问题还将与斯坦福大学和拉加合作

更多来自AZOM:电动车辆中的石墨电池

读者在哪里能找到更多信息

Yi Cui集团网站

http://web.stanford.edu/group/cui_group/

链接到此论文

亚博老虎机网登录https://www.science.org/doi/10.1126/science.abi8703#:~:text

链接谷歌学者

易居:https://scholar.google.com/citations?user=lNmR2vAAAAAJ&hl=en

泽文张:https://scholar.google.com/citations?user=kVwAChsAAAAJ&hl=en

易居教授和徐文张

师傅徐文张现位5^线程斯坦福博士生与Professor易居教授华浦市接收BE亚博网站下载青华大学材料科学工程学士获得多项荣誉和奖项,包括斯坦福跨学科研究生团契、敏珠和Susan Xu工程团契

易居教授亚博网站下载Precourt能源学院主任、存储X倡议联合主管、Fortinet创建者材料科学和工程系工程教授和SLAC国家加速实验室光子科学教授亚博老虎机网登录学士化学学士学位哈佛大学化学论文(2002年)。Cui从2002年至2005年任加州大学伯克利分校Miller博士后研究员,后加入斯坦福学院

Cui作为纳米技术高超研究者已发布500多项研究,亚博网站下载他是美国科学促进协会、材料研究协会、电化学会和皇家化学学会的当选成员Nano通讯执行编辑兼Belly 500财团联合主管

五家公司从实验室商业化技术:Amprius公司、4C航空公司、EEnotech公司、EnerVenue公司和LifeLabs设计公司亚博网站下载库伊荣誉包括全球能源奖(2021年)、能源部劳伦斯奖(2021年)、材料研究协会奖牌(2020年)和Blavatnik国家奖得主(2017年)。