Литий-металлическая батарея с твердым электролитом внутритканевая визуализация

К3^® Камера IS способна обеспечить одновременную визуализацию с низкой лучевой нагрузкой благодаря мощному сочетанию подсчета электронов в реальном времени, большого поля зрения и быстрого непрерывного сбора данных.

Транспортер для холодного переноса модели 626 Он разработан для обеспечения переноса образцов без образования инея при низкой температуре, что позволяет в последующем получать изображения радиационно-чувствительных замороженных образцов с высоким разрешением и точным измерением температуры.

контекст

Ряд новых и развивающихся технологий, необходимых для энергоэффективности и устойчивого развития, зависят от непрерывной разработки усовершенствованных аккумуляторов.

Основные свойства металлического лития (Li) делают его привлекательным анодным материалом, но одним из факторов, ограничивающих его использование, является образование межфазной границы твердого электролита (SEI) и ее последующая нестабильность.

Понимание тонкой структуры и структурной динамики SEI в новых конструкциях аккумуляторов необходимо для повышения их эффективности, но исторически сложилось, что визуализация SEI оказалась сложной задачей.

Поскольку это тонкий слой, а иногда и неоднородный, требуется изображение с высоким разрешением. Однако этот слой также относительно чувствителен к электронному пучку, что ограничивает применимость стандартной ВР-ПЭМ. Представленный здесь эксперимент направлен на мониторинг SEI в свежем электролите.¹

материалы и методы

Металлический литий в представленном здесь новом электролите был приготовлен путем иммобилизации на стандартной медной сетке просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ).

Температуру образца поддерживали на уровне ниже 100 К благодаря криоконверсионному носителю 626. Перед визуализацией образец помещали в титановый ETEM с коррекцией изображения.

Изображение, показанное здесь, было собрано с использованием файла Камера K3 IS В режиме подсчета при мощности дозы 40 ч.^—/ а² в секунду до суммарной дозы 70 е^—/ а² было достигнуто.

Несмотря на относительно небольшой размер пикселя всего 0,54 Å, удалось отобразить большую площадь образца (рис. 1). Данные взяты из набора данных, также показанного на рисунке 4, от Wang et al.¹

Фигура 1. Крио-ТЕМ изображение металлических нитей лития с SEI. Полное поле зрения показано вместе с меньшей областью (синяя), показывающей аморфный SEI и его границы раздела с кристаллическим Li и растворителем Li более четко. Оранжевая область показывает видимость периферии сетчатки, присутствующей только в литиевых нитях. Зеленые и оранжевые вставки показывают БПФ из соответствующих выделенных областей. Изображение предоставлено: Jatan Corporation

Резюме

На рис. 1 показано ПЭМ-изображение, изображающее филаменты лития, состоящие из монокристалла, над наблюдаемой областью.

SEI наблюдается на аморфной поверхности Li, но применение низкой дозы электронов и связанной мощности дозы с низкой температурой поддерживается с использованием Транспортер для холодного переноса модели 626 Визуализация этого образца была разрешена, несмотря на его чувствительность к электронному лучу.

использованная литература

1. Ван Х и др. Это литий-ионное решение с двойным растворителем позволяет создавать высокопроизводительные литий-металлические батареи. кейс. Матер. 33, 2008619 (2021).