青能所崔光磊，ACS Energy Letters！原位透射电镜推进全固态电池正极动态可视化

顶刊收割机 · 公众号 · · 2024-11-07 07:32

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全固态电池（ASSB）技术因其出色的安全性和能量密度而成为最有前途的储能方法之一。然而，正极结构/形态/组成/电导率演变对电化学性能的不利影响显着限制了 ASSB 的发展。为了详细研究 ASSB 中正极动态演化过程和劣化机制，原位透射电子显微镜（TEM）技术已被广泛引入 ASSB 研究中。

在此， 中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊、董杉木、马君等人 讨论了通过原位 TEM 实现多型 ASSB 正极动力学演化的最新重要科学发现。此外，作者强调了原位 TEM 在以更高的空间分辨率分析了 ASSB 正极方面面临的主要挑战。最后，作者前瞻性地为 ASSBs 的原位 TEM 监测多尺度电化学机械演变的未来方向提供了见解。

图1. ASSB正极中材料和界面的形态演变

总之，该工作概述了 Li-ASSB 中的 CAM 和正极/SSE 界面以及使用原位 TEM 的其他 ASSB 中的正极演化的代表性研究进展。该技术不仅可以监测密封的开放式纳米电池装置，还可以与各种分析技术结合使用，被证明是实时检测正极电化学反应的有力工具。通过原位 TEM，ASSB 正极的结构相变、离子传输和界面降解机制逐渐被揭示。

然而，由于许多技术困难和问题，包括电子对材料的损坏、观察区域的限制以及所研究电池的简化等，原位 TEM 仍然需要进一步的修改和进步。因此，该工作系统讨论固态正极动力学原位TEM研究的缺点和挑战。

最后，该工作指出了升级原位TEM、交叉多种技术以及关注局部-整体电池耦合演化对于解耦ASSB的动态失效机制和优化电池性能的重要性。因此，该工作围绕原位TEM研究，提供了系统的科学理解，并为构建具有高能量密度、长寿命和高安全性的下一代ASSB提供了新的见解。

图2. 其他 ASSB 中正极可视化的原位 TEM 研究

In Situ Transmission Electron Microscopy Advancing Cathodal Dynamic Visualization in All-Solid-State Battery, ACS Energy Letters 2024 DOI: 10.1021/acsenergylett.4c01878

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