Applikazzjoni tal-Mikroskopija tal-Forza Atomika fir-Riċerka tal-Batteriji tal-Li-ion
Il-batteriji tal-jone tal-litju (LIBs) bħalissa huma l-aktar sorsi ta 'enerġija ta' ħażna ta 'enerġija kimika ta' effiċjenza għolja promettenti minħabba l-enerġija speċifika għolja tagħhom, il-ħajja taċ-ċiklu twil, il-prestazzjoni għolja tas-sikurezza u l-protezzjoni ambjentali. F'dawn l-aħħar snin, id-direzzjoni tar-riċerka tal-LIBs iffokat prinċipalment fuq ir-riċerka u l-iżvilupp ta 'materjali ġodda ta' elettrodi pożittivi u negattivi ta 'effiċjenza għolja, ittejjeb il-prestazzjoni tas-sikurezza tal-batterija billi tbiddel l-elettrolit, u ttejjeb l-istabbiltà tal-film tal-interface tal-elettrolit solidu (elettrolit solidu interface, SEI) fuq il-materjal tal-elettrodu negattiv. Il-film SEI jirreferi għal saff ta 'passivazzjoni li jkopri l-wiċċ tal-materjal tal-elettrodu ffurmat mir-reazzjoni tal-elettrolit u l-materjal tal-elettrodu fl-interface tal-fażi solida-likwidu matul l-ewwel proċess ta' ċċarġjar u ħatt tal-LIBs. Il-film SEI huwa iżolatur elettroniku bil-karatteristiċi ta 'elettrolit solidu, iżda huwa wkoll konduttur eċċellenti ta' joni tal-litju, li jippermetti li l-joni tal-litju jiġu interkalati u estratti liberament f'dan is-saff, u l-istabbiltà tiegħu għandha impatt kbir fuq il-prestazzjoni taċ-ċiklu u s-sigurtà tal-batteriji tal-litju-jone LIBs. impatt kbir. Normalment, spettroskopija ta 'impedenza elettrokimika, spettroskopija Raman, spettroskopija ta' fotoelettroni tar-raġġi X, AFM, eċċ. huma użati biex jistudjaw il-formazzjoni, il-bidla u l-funzjoni ta 'films SEI, li fosthom AFM għandu rwol estremament importanti fl-istudju tal-formazzjoni, deformazzjoni u qsim ta' Films SEI. rwol importanti.
Fl-1982, il-miġja tal-mikroskopju tal-iskannjar tal-mini (STM) għamilha possibbli għall-ewwel darba li tiġi osservata f'ħin reali l-arranġament tal-atomi individwali fuq il-wiċċ ta 'sustanza u l-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi relatati mal-funzjoni tad-densità tal-elettroni tal-wiċċ. Madankollu, il-prinċipju ta 'ħidma ta' STM huwa li tuża l-kurrent tal-mini li jinbidel b'mod esponenzjali mad-distanza bejn is-sonda u l-wiċċ konduttiv għall-immaġini. Għalhekk, il-materjali li STM jista 'jsib għandhom ikunu konduttivi, li jillimitaw l-applikazzjoni tiegħu. Sabiex tpatti għal dan in-nuqqas, fl-1986, BINNIG u oħrajn ivvintaw il-mikroskopju tal-forza atomika (AFM) bl-użu tal-prinċipju tas-sonda ta 'STM. AFM jista 'mhux biss jiskopri kondutturi, materjali semikondutturi, iżda wkoll materjali iżolaturi, u jista' janalizza proprjetajiet fiżiċi differenti fl-atmosfera, vakwu, likwidu u ambjenti oħra. Għalhekk, għandu sinifikat kbir fir-riċerka tax-xjenza tal-wiċċ, ix-xjenza tal-materjal, ix-xjenza tal-ħajja u oqsma oħra. Sinifikat kbir u prospetti wiesgħa ta 'applikazzjoni.
Punti ta' Innovazzjoni u Problemi Solvuti
Minħabba d-densità għolja ta 'enerġija, il-ħajja taċ-ċiklu għoli, is-sigurtà u ħafna vantaġġi oħra, il-batteriji tal-jone tal-litju huma l-aktar sorsi ta' enerġija portabbli popolari fil-ħajja moderna u għandhom prospetti wesgħin ta 'applikazzjoni. Sabiex tagħti rwol sħiħ lill-potenzjal tal-batteriji tal-jone tal-litju u tippromwovi l-applikazzjoni prattika tagħhom, huwa meħtieġ li jiġi studjat il-proċess ta 'reazzjoni tal-elettrodu fil-fond. Bħala assistent qawwi fir-riċerka tal-batteriji tal-jone tal-litju, il-mikroskopija tal-forza atomika (AFM) tista 'tiskopri l-morfoloġija mikroskopika tal-wiċċ tal-elettrodu f'ħin reali permezz tal-interazzjoni bejn l-atomi fil-ponta tal-elettrodu u l-atomi fuq il-wiċċ tal-elettrodu , u tipprovdi informazzjoni fiżika u kimika fuq il-wiċċ tal-elettrodu fl-iskala tan-nanometru. Jipprovdi bażi sperimentali għall-ottimizzazzjoni u l-modifika tal-materjali tal-elettrodi u l-elettroliti. Dan id-dokument jirrevedi l-aħħar progress tal-applikazzjoni tal-AFM fir-riċerka tal-batteriji tal-jone tal-litju, inklużi l-bidliet fil-morfoloġija, proprjetajiet nanomekkaniċi u proprjetajiet elettriċi ta 'materjali tal-elettrodi taħt kundizzjonijiet ta' reazzjoni elettrokimika, u jindika li AFM se jkompli jippromwovi l-progress tar-riċerka tal-batteriji tal-jone tal-litju. .
Sa mill-emerġenza tat-teknoloġija AFM, intużat ħafna fl-analiżi tal-LIB tal-batterija tal-jone tal-Liju. Il-kapaċità distruttiva baxxa tagħha li tiskopri l-evoluzzjoni tal-morfoloġija u l-proprjetajiet fuq l-iskala tan-nanometru hija ta 'għajnuna għal fehim aktar profond tal-LIBs tal-batteriji tal-jone tal-Liju. L-istruttura u l-proprjetajiet relatati tal-materjal ta 'l-anodu u l-film SEI stabbilixxew pedament sod għall-iżvilupp u r-riċerka ta' LIBs għal batteriji tal-jone tal-litju, u ppromwovu aktar l-iżvilupp ta 'batteriji tal-jone tal-litju. F'dan id-dokument, l-applikazzjoni u l-progress tar-riċerka ta 'AFM fir-riċerka ta' materjali ta 'elettrodi pożittivi u negattivi u films SEI huma riveduti mill-aspetti tal-morfoloġija, proprjetajiet mekkaniċi u proprjetajiet elettrokimiċi. Dawn l-istudji jindikaw li AFM għad għandu ħafna spazju għall-iżvilupp fir-riċerka u l-applikazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-Liju. Barra minn hekk, numru kbir ta 'studji sabu li l-kejl mekkaniku ta' AFM għandu vantaġġi kbar fuq tekniki oħra ta 'karatterizzazzjoni in situ, u dan il-metodu għandu potenzjal kbir fl-osservazzjoni tal-evoluzzjoni mekkanika u strutturali ta' interphase u elettrodi taħt kundizzjonijiet differenti ta 'tħaddim tal-batterija. Fl-aħħarnett, l-iżvilupp ta 'modi ta' skennjar addizzjonali flimkien ma 'tekniki oħra ta' skoperta jiftaħ prospetti ġodda għall-applikazzjoni ta 'AFM.
