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科学研究

第一百七十五期瓯江学术论坛预告—中国科学院物理研究所 苏东 研究员

发布时间:2022-05-23    来源:化学与材料工程学院    作者:    点击次    [点击关闭]

报告人苏东

邀请人袁一斐

报告题目能源材料中相转化与界面结构的电子显微学分析

报告时间2022052519:00-21:30

报告地点腾讯会议(会议ID643 583 542

报告人简介

苏东,中国科学院物理研究所研究员。南京大学物理系学士,南京大学物理系和中国科学院物理研究所电镜实验室(联合培养)博士学位。曾在美国布鲁克海文国家实验室先后任助理、副、正研究员和研究室主任 (group leader)2019年起加入中科院物理所任杰出研究员。近年研究结合电镜和性能表征研究能源材料,探究二次电池电极材料和催化反应机理。在SCI杂志上发表400多篇文章,总引用率超过36000次,H因子94科睿唯安高被引科学家。

 

报告内容

二次电池的性能和其电极材料的结构和性质有着直接的关系。对于氧化物电极材料,这些性质既包括电极材料的相结构、电极内部界面等静态性质,也包括氧化物材料在充放电时候的相转化规律等动力学性质。课题组用原位电子显微学方法研究了锂离子电池电极材料中的结构和电化学性能的关系。我们发展了明场扫描透射电镜方法观察应力相关衬度,揭示了尖晶石结构负极材料(Fe3O4Co3O4)中,嵌入反应和转化反应的反应动力学,及对性能的影响。针对应力对反应动力学的影响,我们原位表征了在(001)取向的钛酸锶单晶上生长的Fe3O4外延薄膜的反应动力学。我们发现在充锂过程中,界面附近的压应力可以通过耦合效应,抑制转化反应过程,利用这种原位方法还研究了Fe3O4 电极在初始循环之后的的微观反应过程,发现其转化反应仅在nm范围内进行,反应的循环会在电极材料内部产生氧化锂钝化层,结合X-ray吸收谱和电池测试结果,我们认为动态产生的钝化层是降低电池容量的重要原因。课题组还利用原位电镜技术研究了固态电池中氧化物正极材料锂离子迁移中的结构变化,提出了表面以及内部的面缺陷是离子混排的优先区域,并导致了电极材料的容量衰减。