Notkun Atomic Force smásjárskoðunar við rannsóknir á Li-ion rafhlöðum
Lithium-ion rafhlöður (LIB) eru eins og er efnilegustu og afkastamikill efnaorkugeymsluaflgjafinn vegna mikillar sértækrar orku, langrar endingartíma, mikils öryggisafkasta og umhverfisverndar. Undanfarin ár hefur rannsóknarstefna LIBs aðallega einbeitt sér að rannsóknum og þróun nýrra afkastamikilla jákvæðra og neikvæðra rafskautaefna, bæta öryggi rafhlöðunnar með því að skipta um raflausn og bæta stöðugleika fasta raflausnarviðmótsfilmunnar (fast raflausn). tengi, SEI) á neikvæða rafskautsefninu. SEI kvikmyndin vísar til aðgerðarlags sem þekur yfirborð rafskautsefnisins sem myndast við hvarf raflausnarinnar og rafskautsefnisins við fasta-vökvafasa tengi við fyrsta hleðslu- og afhleðsluferli LIBs. SEI kvikmyndin er rafeindaeinangrunarefni með eiginleika fasts raflausnar, en hún er líka frábær leiðari litíumjóna, sem gerir litíumjónum kleift að vera frjálst innblandað og dregið út í þessu lagi og stöðugleiki hennar hefur mikil áhrif á frammistöðu hringrásarinnar. og öryggi litíumjónarafhlöður LIBs. mikil áhrif. Venjulega eru rafefnafræðileg viðnám litrófsgreining, Raman litrófsgreining, röntgenljósrófsgreining, AFM o.s.frv. notuð til að rannsaka myndun, breytingu og virkni SEI kvikmynda, þar á meðal gegnir AFM afar mikilvægu hlutverki við að rannsaka myndun, aflögun og rof á SEI kvikmyndir. mikilvægu hlutverki.
Árið 1982 gerði tilkoma skannagöngusmásjánnar (STM) það mögulegt í fyrsta skipti að fylgjast með röðun einstakra atóma á yfirborði efnis í rauntíma og eðlisfræðilega og efnafræðilega eiginleika sem tengjast rafeindaþéttleika yfirborðs. Hins vegar er vinnureglan STM að nota jarðgangastrauminn sem breytist veldisvísis með fjarlægðinni milli rannsakans og leiðandi yfirborðsins til myndatöku. Þess vegna verða efnin sem STM getur greint að vera leiðandi, sem takmarkar notkun þess. Til að bæta upp fyrir þennan skort, árið 1986, fundu BINNIG og fleiri upp frumeindakraftsmásjána (AFM) með því að nota rannsóknarregluna STM. AFM getur ekki aðeins greint leiðara, hálfleiðara efni, heldur einnig einangrunarefni, og getur greint mismunandi eðliseiginleika í andrúmsloftinu, lofttæmi, vökva og öðru umhverfi. Þess vegna hefur það mikla þýðingu í rannsóknum á yfirborðsvísindum, efnisvísindum, lífvísindum og öðrum sviðum. Mikil þýðing og víðtækar umsóknarhorfur.
Nýsköpunarpunktar og vandamál leyst
Vegna mikillar orkuþéttleika, mikils endingartíma, öryggis og margra annarra kosta, eru litíumjónarafhlöður vinsælustu flytjanlegu aflgjafarnir í nútíma lífi og hafa víðtæka notkunarmöguleika. Til þess að gefa fullan möguleika á litíumjónarafhlöðum og stuðla að hagnýtri notkun þeirra, er nauðsynlegt að rannsaka rafskautsviðbragðsferlið í dýpt. Sem öflugur aðstoðarmaður við rannsóknir á litíumjónarafhlöðum getur frumeindakraftsmásjá (AFM) greint smásjá formgerð rafskautsyfirborðsins í rauntíma í gegnum samspil frumeindanna á enda rafskautsins og atómanna á yfirborði rafskautsins. , og veita eðlisfræðilegar og efnafræðilegar upplýsingar um yfirborð rafskautsins á nanómetra mælikvarða. Það veitir tilraunagrundvöll fyrir hagræðingu og breytingu á rafskautsefnum og raflausnum. Í þessari grein er farið yfir nýjustu umsóknarframfarir AFM í rannsóknum á litíumjónarafhlöðum, þar á meðal formgerðarbreytingum, nanóvélrænni eiginleikum og rafeiginleikum rafskautaefna við rafefnafræðilegar hvarfaðstæður, sem gefur til kynna að AFM muni efla enn frekar framfarir rannsókna á litíumjónarafhlöðum .
Frá tilkomu AFM tækni hefur það verið mikið notað í greiningu á Li-ion rafhlöðu LIBs. Lítil eyðileggjandi hæfni þess til að greina þróun formgerðar og eiginleika á nanómetra mælikvarða er gagnlegt fyrir dýpri skilning á Li-ion rafhlöðu LIBs. Uppbygging og tengdir eiginleikar rafskautsefnisins og SEI filmunnar hafa lagt traustan grunn fyrir þróun og rannsóknir á LIB fyrir litíumjónarafhlöður og stuðlað enn frekar að þróun litíumjónarafhlöðu. Í þessari grein er umsókn og rannsóknaframfarir AFM í rannsóknum á jákvæðum og neikvæðum rafskautsefnum og SEI filmum endurskoðuð út frá hliðum formfræði, vélrænna eiginleika og rafefnafræðilegra eiginleika. Þessar rannsóknir benda til þess að AFM hafi enn mikið svigrúm til þróunar í rannsóknum og notkun á Li-ion rafhlöðum. Að auki hefur mikill fjöldi rannsókna komist að því að vélrænni mæling á AFM hefur mikla kosti fram yfir aðrar aðferðir við lýsingu á staðnum, og þessi aðferð hefur mikla möguleika til að fylgjast með vélrænni og burðarvirkri þróun millifasa og rafskauta við mismunandi rekstrarskilyrði rafhlöðunnar. Að lokum opnar þróun viðbótarskönnunarhama í tengslum við aðra greiningartækni nýjar sýn fyrir beitingu AFM.
