中國粉體網(wǎng)訊 據(jù)外媒報道,，最近發(fā)表在《物理化學雜志C》（The Journal of Physical Chemistry C）上的一項研究集成了原位、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)過程中硅納米顆�,；姌O的降解過程提供了詳細見解。
（圖片來源：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,，因此日益受到關注。然而,，由于明顯的體積放大/收縮和強電解質(zhì)間相（SEI）大量增長,，硅基電極的容量會快速下降，并且循環(huán)壽命較短,。了解硅納米顆�,；摌O的降解過程，對于解決活性材料斷裂,、粉碎或改進固體電解質(zhì)界面（SEI）,，具有重要意義。
對于研究硅納米顆�,；姌O的降解過程而言,，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?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)場原位（in-situ/operando）研究是在不拆卸電池的情況下進行的。
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)場原位方法獲得的同點測量結(jié)果精確,。因此，有必要開發(fā)原位/現(xiàn)場原位方法,，以全面了解鋰離子電池中硅納米顆�,；姌O的降解過程。
在這項研究中,，研究人員利用準原位（QUIS）SEM和EDX,，在充放電循環(huán)中探討純硅納米顆粒復合電極的降解過程，包括粉碎,、不可逆體積變化和表面降解產(chǎn)物（floor degradation merchandise）,。
這項QUIS-SEM/EDX研究結(jié)合原位和非原位分析方法的優(yōu)點，在受保護的環(huán)境中完成周期性非原位同點評估,，從而獲得SEM照片,，就像在原位拍攝一樣，可以準確地了解以往工藝過程,。
在整個實驗過程中,，鋰離子電池采用標準的天然碳酸鹽基電解質(zhì)，均在典型的工作環(huán)境下運行,。為了確保受保護的準原位環(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10次循環(huán)后，通過QUIS方法對不同的放電率進行對比,。研究人員發(fā)現(xiàn),，在放電率降低時，以持久的體積擴大為主,；而在放電率升高時,，碎片化結(jié)構(gòu)占主導地位。
此外,，對表面降解產(chǎn)物恒定增長的分析表明,，氟基降解產(chǎn)物形成于導電添加劑上，而不是硅納米顆粒上,，意味著導電添加劑是形成均質(zhì)SEI和鋰離子電池降解的必要因素,。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
注：圖片非商業(yè)用途,，存在侵權(quán)請告知刪除！
