全固态电池材料原子尺度原位电子显微学研究

发布时间：2022-08-08 11:05

　　全固态锂离子电池因其良好的安全性能和高理论能量密度而成为目前锂电池发展的研究热点,有望取代液态电解质锂离子电池成为新一代移动智能终端和电动汽车的储能材料。然而由于固态电解质的引入从根本上改变了锂电池中的界面结构,原本可充分接触的固-液界面变为固-固界面,使得电极-电解质界面难以充分接触,具有更高的接触电阻。加之多数固态电解质的离子电导较低,使得现有的全固态电池在功率密度和循环能力等性能上无法达到预期。物质的性能与其原子结构和电子结构相互关联,因此解析全固态电池中体相及表界面结构的演化对于理解和设计性能更优的全固态锂电池具有重要意义。本论文工作发展了原位电子显微学方法,实现了原子尺度原位观测锂离子迁移及结构演化,并进一步实现了三维原子尺度原位观测锂离子迁移及结构演化,主要研究内容如下:1.利用聚焦离子束刻蚀技术、芯片式原位样品台结合高实空间分辨率球差校正电镜在微米尺度搭建了全固态锂离子电池,并通过原位电化学脱锂,在全固态电池中观测到了LiCoO₂正极材料在高电压下锂离子的迁移及其带来的体相结构演化,将原位电化学结构表征提升至原子尺度。结果表明,由于固态电解质中固-固... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 全固态电池的基本概况
    1.3 LiCoO_2 正极材料在充放电过程中的结构演化
    1.4 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4 正极材料充放电过程中的结构演化
    1.5 论文选题的依据和意义
第2章 电子显微分析方法及原位表征技术
    2.1 电子显微学基本原理
        2.1.1 透射电子显微镜的成像原理
        2.1.2 扫描透射电子显微技术
        2.1.3 球差校正技术
    2.2 电子能量损失谱学
    2.3 原位电子显微方法
第3章 LiCoO_2正极全固态电池原子尺度原位研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小节
第4章 LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极全固态电池三维原子尺度原位研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小节
第5章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3671395