色欲av永久无码精品无码蜜桃,久久天天躁日日躁狠狠躁,郭盈恩全部视频在线观看,男主是蛇的h啪肉np文

技術(shù)文章

TECHNICAL ARTICLES

當(dāng)前位置:首頁(yè)技術(shù)文章應(yīng)用分享 - 用于電池界面的冷凍X射線光電子能譜

應(yīng)用分享 - 用于電池界面的冷凍X射線光電子能譜

更新時(shí)間:2025-11-12點(diǎn)擊次數(shù):126

理解原始界面的化學(xué)環(huán)境是電化學(xué)、材料科學(xué)和表面科學(xué)領(lǐng)域長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。電極-電解質(zhì)界面(SEI)被認(rèn)為是鋰離子電池和鋰金屬電池中重要的固體界面。目前,我們對(duì)SEI化學(xué)狀態(tài)的理解主要基于室溫(RT)和超高真空(UHV)條件下的X射線光電子能譜(RT-XPS)。然而,在室溫與超高真空條件下,SEI會(huì)因反應(yīng)與揮發(fā)發(fā)生明顯演化:

(1)在室溫下,自發(fā)的分解和生長(zhǎng)反應(yīng)會(huì)改變SEI的組成,如LiF、Li?OLi?N等物種的相對(duì)含量會(huì)隨時(shí)間增加而不斷變化;

(2)在超高真空環(huán)境中,SEI組分和分解產(chǎn)物會(huì)揮發(fā),導(dǎo)致SEI厚度減小。

傳統(tǒng)的RT-XPS可能無(wú)法反映界面的真實(shí)狀態(tài),只能呈現(xiàn)演變后的界面形貌。因此,迫切需要一種能夠穩(wěn)定SEI的檢測(cè)技術(shù)。

針對(duì)這一挑戰(zhàn),斯坦福大學(xué)崔屹團(tuán)隊(duì)基于ULVAC-PHI XPS設(shè)備,開(kāi)發(fā)了結(jié)合驟冷方式的冷凍XPS技術(shù)。該技術(shù)利用低溫條件有效阻止化學(xué)反應(yīng),并凍結(jié)超高真空環(huán)境下易揮發(fā)的物種,成功實(shí)現(xiàn)了SEI膜的完整保存。通過(guò)Cryo-XPS觀察到的SEI形態(tài)與RT-XPS存在明顯差異:在冷凍條件下,原始SEI膜更厚,且化學(xué)組成也截然不同;在超高真空環(huán)境中,LiFLi?O等重要組分既未發(fā)生厚度縮減,也未出現(xiàn)成分改變。這種對(duì)原始SEI成分的新型檢測(cè)手段,為研究不同電解質(zhì)體系下的性能關(guān)聯(lián)提供了可能。相關(guān)成果以《Cryogenic X-ray photoelectron spectroscopy for battery interfaces》為題發(fā)表在《Nature》期刊上。[1]

Cryo-XPS的測(cè)試流程

應(yīng)用分享 - 用于電池界面的冷凍X射線光電子能譜 

圖1. 實(shí)現(xiàn)SEI保存的 Cryo-XPS 傳輸過(guò)程。

圖1展示了Cryo-XPS對(duì)SEI的測(cè)試流程。整個(gè)過(guò)程在手套箱中完成電池拆解后,將極片樣品密封于離心管中,迅速轉(zhuǎn)移至液氮環(huán)境(約-196°C)中進(jìn)行冷凍結(jié),確保樣品全程無(wú)空氣暴露。隨后,樣品被置于預(yù)冷卻的進(jìn)樣室中抽真空,5-10分鐘內(nèi)即可完成真空制備并傳輸至分析室,在-110°C的恒溫條件下采集XPS圖譜。Cryo-XPS技術(shù)能夠準(zhǔn)確反映原始SEI的詳細(xì)化學(xué)環(huán)境,因?yàn)榈蜏貤l件既能抑制化學(xué)反應(yīng),又可凍結(jié)超高真空下易揮發(fā)的物種。所有XPS實(shí)驗(yàn)均在斯坦福大學(xué)納米共享設(shè)施的Versa Probe IV XPS儀器上完成。[2]

SEI演變的時(shí)間效應(yīng)

為探究Cryo-XPS與RT-XPS過(guò)程中SEI成分的時(shí)效性變化,研究團(tuán)隊(duì)對(duì)比了同一檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間分辨XPS數(shù)據(jù):先對(duì)深度冷凍的SEI樣品進(jìn)行Cryo-XPS檢測(cè),隨后將其加熱至室溫再次檢測(cè)(見(jiàn)圖2)。結(jié)果顯示,一旦SEI處于室溫環(huán)境,LiF含量立即開(kāi)始增加,且隨停留時(shí)間延長(zhǎng)而進(jìn)一步上升。其他SEI組分也呈現(xiàn)類似的保存與演變規(guī)律,包括O 1s譜圖中的Li?O和N 1s譜圖中的Li?N等無(wú)機(jī)物。結(jié)果表明,Cryo-XPS顯示出相對(duì)較低的LiF含量和隨時(shí)間穩(wěn)定的SEI組成。

應(yīng)用分享 - 用于電池界面的冷凍X射線光電子能譜 

圖2. SEI的保存效果與隨時(shí)間依賴的演化過(guò)程。

SEI演變的化學(xué)反應(yīng)

為系統(tǒng)研究反應(yīng)效應(yīng)的影響,作者采用高性能局部高濃度電解質(zhì),通過(guò)對(duì)比三種實(shí)驗(yàn)條件下(低溫XPS、同一樣品原位加熱至室溫的XPS、常規(guī)室溫XPS)的SEI化學(xué)成分(見(jiàn)圖3a)。研究發(fā)現(xiàn),無(wú)論是Cryo-XPS加熱至RT-XPS還是常規(guī)RT-XPS,均比Cryo-XPS檢測(cè)到更高的LiF含量。這表明對(duì)SEI進(jìn)行RT-XPS分析會(huì)導(dǎo)致LiF含量的高估,進(jìn)而可能影響對(duì)電池循環(huán)性能的準(zhǔn)確評(píng)估。此外,O 1s結(jié)果顯示,Cryo-XPS檢測(cè)到的SEI中Li?O含量與局部高濃度電解質(zhì)、碳酸電解質(zhì)的庫(kù)倫效率趨勢(shì)高度吻合。相比之下,RT-XPS測(cè)量的演化后SEI因自發(fā)反應(yīng)偏離原始狀態(tài),無(wú)法提供有效的性能關(guān)聯(lián)。

SEI演變的UHV效應(yīng)

作者通過(guò)觀察SEI下方底層Li?金屬峰的變化來(lái)解釋UHV效應(yīng)。雖然Cryo-XPS只檢測(cè)到寬化的SEI相關(guān)Li 1s峰,但在室溫及低溫加熱至室溫的分析中出現(xiàn)了明顯的金屬Li?峰(圖3b)。結(jié)果表明,在超高真空室溫環(huán)境下SEI層會(huì)明顯減薄,與真實(shí)SEI厚度存在較大偏差,這可能是由于揮發(fā)性物種從表面脫離所致(圖3c)。相比之下,Cryo-XPS估算的SEI厚度與冷凍TEM測(cè)量結(jié)果高度一致。更重要的是,在室溫下只有非揮發(fā)性物種和穩(wěn)定的反應(yīng)后產(chǎn)物主導(dǎo)SEI組成。所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,由于反應(yīng)和UHV效應(yīng)的共同作用,RT-XPS只能捕獲演化后的SEI,而Cryo-XPS能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)原始SEI組分和厚度的準(zhǔn)確評(píng)估。

SEI演變的束流效應(yīng)

在TEM研究中,電子束對(duì)鋰的損傷已被確認(rèn)為重要影響因素,這也推動(dòng)了冷凍TEM技術(shù)的發(fā)展。為探究X射線束流損傷效應(yīng),作者分別在低溫和室溫條件下收集了五個(gè)連續(xù)光譜(圖3d,e)。結(jié)果顯示,對(duì)于Cryo-XPS和RT-XPS光譜,在連續(xù)五次X射線束曝光后,LiF強(qiáng)度只輕微增加。這一結(jié)果表明,由X射線束流損傷引起的組成變化極為有限,因此在實(shí)際XPS譜圖收集中可忽略束流損傷的影響。

應(yīng)用分享 - 用于電池界面的冷凍X射線光電子能譜 

圖3. 化學(xué)反應(yīng)、超高真空及X射線束流對(duì)SEI化學(xué)成分的影響。

SEI組成與性能的相關(guān)性

由于Cryo-XPS提供了保存完好的原始SEI信息,研究團(tuán)隊(duì)將其組成與庫(kù)侖效率進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析(見(jiàn)圖4)。結(jié)果表明,使用常規(guī)RT-XPS數(shù)據(jù)得到的相關(guān)性只為中等水平(ρ=0.6),而采用Cryo-XPS數(shù)據(jù)則觀察到高度正相關(guān)性(ρ=0.9)。這說(shuō)明RT-XPS在不同電解質(zhì)化學(xué)體系間難以提供合理的相關(guān)性,二者差異可能源于復(fù)雜的室溫反應(yīng)和UHV效應(yīng)的共同作用。因此,Cryo-XPS能夠更準(zhǔn)確地表征原始SEI的組成,從而在不同電解質(zhì)化學(xué)體系間建立更可靠的性能關(guān)聯(lián)。

應(yīng)用分享 - 用于電池界面的冷凍X射線光電子能譜 

圖4. 不同電解液體系中鹽類/添加劑衍生SEI組分與庫(kù)倫效率的關(guān)聯(lián)性。

總結(jié)

Cryo-XPS技術(shù)有效規(guī)避了傳統(tǒng)方法中因不可逆化學(xué)組成演化及UHV條件下物種揮發(fā)所帶來(lái)的局限?;贑ryo-XPS獲取的原始SEI化學(xué)成分,研究發(fā)現(xiàn)SEI中無(wú)機(jī)組分含量與庫(kù)侖效率在不同電解質(zhì)體系中呈明顯正相關(guān)。該技術(shù)為重新定義認(rèn)知框架、提供更可靠的原始SEI組分解析創(chuàng)造了重要契機(jī),通過(guò)精確揭示原始態(tài)SEI的化學(xué)本質(zhì),將有力加速金屬電池體系的優(yōu)化進(jìn)程。此外,該技術(shù)針對(duì)敏感活性界面的低溫表征研究,為實(shí)現(xiàn)原始狀態(tài)保真檢測(cè)開(kāi)辟了新路徑。作者期望該研究能啟發(fā)未來(lái)更多在低溫條件下對(duì)敏感和反應(yīng)性界面進(jìn)行表征的工作,確保原始狀態(tài)的完整保存。

本研究的關(guān)鍵設(shè)備支持來(lái)自PHI XPS。新一代PHI GENESIS平臺(tái)進(jìn)一步整合了惰性氣氛傳輸、硬X射線源、冷熱樣品臺(tái)及四觸點(diǎn)電化學(xué)耦合等功能,可實(shí)現(xiàn)對(duì)表界面結(jié)構(gòu)、化學(xué)態(tài)在外場(chǎng)(溫場(chǎng)、電場(chǎng))作用下動(dòng)態(tài)變化的原位分析,為能源、材料、表界面科學(xué)研究提供全方面解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1] Shuchi, S.B., D’Acunto, G., Sayavong, P. et al. Cryogenic X-ray photoelectron spectroscopy for battery interfaces. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09618-3.

[2] https://snsf.stanford.edu/facilities/xsa/xps4

-轉(zhuǎn)載于《PHI表面分析 UPN》公眾號(hào)

 

掃一掃,關(guān)注公眾號(hào)

服務(wù)電話:

021-34685181 上海市松江區(qū)千帆路288弄G60科創(chuàng)云廊3號(hào)樓602室 wei.zhu@shuyunsh.com
Copyright © 2025束蘊(yùn)儀器(上海)有限公司 All Rights Reserved  備案號(hào):滬ICP備17028678號(hào)-2
97精品国产三级a∨在线| jzzijzzij亚洲熟妇| 人妻精品久久久久中文字幕一冢本| 成人a影片免费在线播放| 亚洲sss国产精品推荐| 欧美黄色小说网站| 高清欧美性猛交xxxx黑人猛交| 国产精品一区二区18禁| 六月婷婷久香在线视频| 四虎成人精品国产永久免费| 十八岁高清版免费观看电视剧| 人妻偷人精品XXX| 国产v片在线播放免费观| 久久伊99综合婷婷久久伊| 好吊妞欧美一区二区三区| 波多野结衣AV在线播放| 亚洲欧美日韩成人一区在线| 人妻少妇被粗大爽9797pw| 精品国产一区二区三区欲臀| gogo亚洲av一区二区| 午夜精选| 日本熟妇乱操| 韩国丰满少妇| av在线1区2区| chinaxxxx18.com| 韩av无码中文无码不卡电影在线观看| 精品国产sm最大网站| 大香蕉1997| 狠狠干黄片| 综合成人网友亚洲偷自拍| 白浆18p| 黑人艹日本| 熟女视频tube| 一级免费视频片精品无码| 德国极品另类| 午夜精品一区二区三区免费视频 | xuanxuan在线观看| 人与兽一区二区三区| 欧美一区二区精品在线观看| 性巴西18vide0sex性高清| 亚洲 美女 av 在线|