韩国研究人员用可视化方法观察电极元件的分布情况

2020-07-07 09:36:35 新闻来源:网络
  据外国媒体报道,韩国高级科学技术研究所(KAIST)的研究人员开发了一种可视化方法,用原子力显微镜(原子力显微镜)观察电池中电极元件的分布情况,并探索制备复合电极的最佳条件,这将进一步促进新一代全固态电池的发展。
  锂离子电池广泛应用于智能设备和车辆。然而,液体电解质易燃且可能泄漏,容易导致安全问题。全固态锂离子电池具有安全性高、稳定性广等诸多性能优势,有望成为新的电化学替代品。然而,锂离子电池仍存在着离子电导率有限、接触面积不足、电极与固体电解质界面电阻高等缺点。
  为了解决这些问题,研究人员开始研究复合电极,以锂离子导电添加剂为介质,将其分散在复合电极中,在界面处提供离子传导路径,提高离子的整体电导率。
  在微观范围内识别用于活性材料、离子导体、粘结剂和导电添加剂的元件的形状和分布对提高电池的性能具有重要意义。在多尺度的基础上,利用不同的原子力显微镜,包括电化学应变显微镜和横向力显微镜,根据检测到的信号灵敏度来区分每个元件区域。
  在这个项目中,研究人员测试了常规电极和复合电极,并对测试结果进行了比较。通过区分单个区域,确定了离子反应分布与单个区域摩擦分布之间的纳米相关性,并研究了粘结剂分布对电化学应变的影响。
  该小组研究了电化学应变显微镜的幅相和横向力显微镜的摩擦力对交流驱动电压和尖端加载力的依赖关系,并根据其灵敏度对复合负极元件进行标记。在环境条件下,可以直接观察复合电极的不同成分,同时可以测量复合电极的性能,研究的主要作者洪俊金博士说:"测试样品的制备过程简单,可以为检测信号提供更高的空间分辨率和强度分辨率。通过这种方法,还可以为观察到的样品提供三维表面形貌信息。
  材料科学与工程系的SeungbroHong教授说:"在这一分析技术中,原子力显微镜的使用有助于定量地了解复合材料的各个组成部分对最终性能的影响。该方法不仅为新一代多尺度全固态电池的设计提供了新的方向,而且为其它电化学材料的创新制造奠定了基础。
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