中國(guó)粉體網(wǎng)訊 據(jù)外媒報(bào)道，最近發(fā)表在《物理化學(xué)雜志C》（The Journal of Physical Chemistry C）上的一項(xiàng)研究集成了原位、非原位掃描電子顯微鏡（SEM）和能量色散X射線光譜（EDX）方法，為研究鋰離子電池充電/放電循環(huán)過(guò)程中硅納米顆�,；姌O的降解過(guò)程提供了詳細(xì)見解,。
（圖片來(lái)源：ACS）
硅基電極具有超大理論比電容,，而且硅材料易于獲得且成本低,，因此日益受到關(guān)注,。然而，由于明顯的體積放大/收縮和強(qiáng)電解質(zhì)間相（SEI）大量增長(zhǎng),，硅基電極的容量會(huì)快速下降,，并且循環(huán)壽命較短。了解硅納米顆�,；�(fù)極的降解過(guò)程,，對(duì)于解決活性材料斷裂、粉碎或改進(jìn)固體電解質(zhì)界面（SEI）,，具有重要意義,。
對(duì)于研究硅納米顆粒基電極的降解過(guò)程而言,，利用掃描電子顯微鏡（SEM）和能量色散 X射線光譜（EDX）等進(jìn)行事后剖析研究（post mortem investigations）,，是常用且有效的方法。異位（Ex-situ）分析是指在適當(dāng)?shù)碾姵厝萘亢徒】禒顩r下停止充/放電循環(huán),，然后將電池拆解,，并利用SEM和EDX方法分析干電極。與非原位SEM不同,，原位/現(xiàn)場(chǎng)原位（in-situ/operando）研究是在不拆卸電池的情況下進(jìn)行的。
盡管異位SEM和EDX可以提供有用的信息,，但所得到的各類電極圖片,，不如使用原位/現(xiàn)場(chǎng)原位方法獲得的同點(diǎn)測(cè)量結(jié)果精確。因此,，有必要開發(fā)原位/現(xiàn)場(chǎng)原位方法,，以全面了解鋰離子電池中硅納米顆粒基電極的降解過(guò)程,。
在這項(xiàng)研究中,，研究人員利用準(zhǔn)原位（QUIS）SEM和EDX，在充放電循環(huán)中探討純硅納米顆粒復(fù)合電極的降解過(guò)程,，包括粉碎,、不可逆體積變化和表面降解產(chǎn)物（floor degradation merchandise）。
這項(xiàng)QUIS-SEM/EDX研究結(jié)合原位和非原位分析方法的優(yōu)點(diǎn),，在受保護(hù)的環(huán)境中完成周期性非原位同點(diǎn)評(píng)估,，從而獲得SEM照片，就像在原位拍攝一樣,，可以準(zhǔn)確地了解以往工藝過(guò)程,。
在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,，鋰離子電池采用標(biāo)準(zhǔn)的天然碳酸鹽基電解質(zhì)，均在典型的工作環(huán)境下運(yùn)行,。為了確保受保護(hù)的準(zhǔn)原位環(huán)境,，以非破壞性方式將主要基于硅納米顆粒的電極從電池中地取出，并保持在惰性氣氛中,。
結(jié)果表明,，采用QUIS-SEM/EDX方法，可以在同一區(qū)域?qū)杓{米顆�,；姌O表面進(jìn)行多次循環(huán)成像,，且光束降解最小，具有良好的空間精度,。經(jīng)過(guò)10次循環(huán)后,，通過(guò)QUIS方法對(duì)不同的放電率進(jìn)行對(duì)比。研究人員發(fā)現(xiàn),，在放電率降低時(shí),，以持久的體積擴(kuò)大為主；而在放電率升高時(shí),，碎片化結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位,。
此外，對(duì)表面降解產(chǎn)物恒定增長(zhǎng)的分析表明,，氟基降解產(chǎn)物形成于導(dǎo)電添加劑上,，而不是硅納米顆粒上，意味著導(dǎo)電添加劑是形成均質(zhì)SEI和鋰離子電池降解的必要因素,。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/長(zhǎng)安）
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