最新资讯风向标

研究人员利用扫描透射X射线显微镜分析锂化学状态

2021-02-16 19:40 作者: 来源: 本站 浏览: 29次 字号:

摘要:    盖世汽车讯 锂离子电池已广泛应用在混合动力汽车、手机等产品中,但其充放电过程尚不完全明了。为了揭示这一过程,必须充分了解锂离子行为、分布、化学成分及状态。据外媒报道,分子科学研究所(Institute for Molecular Science)的研究团...

  

盖世汽车讯 锂离子电池已广泛应用在混合动力汽车、手机等产品中,但其充放电过程尚不完全明了。为了揭示这一过程,必须充分了解锂离子行为、分布、化学成分及状态。据外媒报道,分子科学研究所(Institute for Molecular Science)的研究团队观察到,利用扫描透射X射线显微镜(STXM)技术,可以进行有效的X射线吸收光谱(XAS)分析,且空间分辨率较高。

  

  

扫描透射软X射线显微镜(STXM)光学系统原理图(图片来源:分子科学研究所)

  

利用特定元素的吸收边缘,可以得到样品的二维化学状态。采用STXM分析锂时,由于缺少合适的光学元件,而且单色仪发出大量高次谐波,低能区Li K吸收边缘(55 eV)使XAS测量受到影响。为此,研究人员研制了一种STXM聚焦光学元件——低通滤波波带板(LPFZP)。该元件采用200nm厚的硅作为波带片衬底,并利用Si L2、3边缘作为100 eV以上的低通滤波器。

  

LPFZP的混合光学可以抑制高次谐波,而不需要在STXM中安装额外的光学元件。因此,带有LPFZP的STXM将高次谐波抑制到原始强度的0。1%,并能够测量Li K边缘的XAS光谱。空间分辨率估计为72 nm。

  

对锂离子电池测试电极的薄片样品进行分析。样品由Li2CO3经聚焦离子束工艺制成。图 2(a)和2(b)分别显示70 eV STXM图像和Li K边缘的XAS光谱。XAS光谱成功获得自图2(A)中圆圈表示的区域。

  

  

图2。 (a)70 eV软X射线下碳酸锂样品的STXM图像和 (b)图中圆圈表示的1-4区域为Li K边缘X射线吸收光谱

  

了解锂离子电池中的锂行为,对于提升电池性能很有必要。从这一角度看,采用带LPFZP的STXM,将有助于进行高空间分辨率锂分析。