中科院物理所苏东团队综述：先进电子显微学表征电池材料锂化过程的研究进展

Original 中国科学：化学中国科学化学 2023-07-04

中科院物理所苏东课题组系统性地总结了近年来先进电子显微学表征电池材料锂化过程的研究进展，并展望了该领域的未来发展趋势。

锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命等优点，是目前应用最广泛的化学储能器件之一。随着便携式电子产品和新能源汽车的需求不断增长，人们对锂离子电池的性能提出了更高的要求。为了进一步提高电池的能量密度、倍率性能以及循环稳定性，我们需要对电池材料，如正极、负极以及固态电解质在充放电过程中的复杂变化进行深入的研究。锂离子在电极之间的运动及其导致的电极材料变化是锂离子电池运行的基本过程，表征手段如X射线吸收谱、中子衍射、核磁共振等可以探究该过程的性质和特征，然而这些技术受限于较低的空间分辨率因而无法提供原子尺度的机理研究。透射电子显微技术不仅具有原子尺度的空间分辨率，其丰富的分析功能也给研究锂离子电池材料的锂化过程提供了多角度的理解。

最近，中科院物理所苏东课题组总结了近年来先进电子显微学表征电池材料锂化过程的进展。文章重点介绍了电子显微学技术的在锂离子实空间成像及分布的应用，此外，冷冻电镜技术的快速发展也为电子束辐照敏感的材料提供了探测手段，特别是对于固体电解质界面含锂组分的研究。原位电镜技术可以对锂离子在充放电过程中的扩散行为进行实时的观察，这为锂离子动力学过程及相应的材料变化提供了新的理解。最后讨论了目前电镜技术在表征锂离子电池材料锂化过程中遇到的困难，并就新的电镜技术激发锂离子电池材料研究进行了展望。本文将收录于Special Issue: Rechargeable Battery Technology。

详见：Xincheng Lei, Jianxiong Zhao, Jiayi Wang, Dong Su. Tracking lithiation with transmission electron microscopy. Sci. China Chem., 2022, DOI: 10.1007/s11426-022-1486-1.

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【通讯作者简介】

苏东，中科院物理研究所研究员，物理所先进材料与结构分析实验室主任。1998年南京大学物理系学士学位，2003年南京大学物理系和中科院物理研究所电镜实验室（联合培养）凝聚态物理专业博士学位。曾先后在瑞士洛桑高等理工大学、美国伊利诺伊大学、美国亚利桑那州立大学做博士后研究（2004-2008），于2008-2019年在美国布鲁克海文国家实验室先后担任助理、副、正、终身研究员和研究室主任，于2019年加入中科院物理所凝聚态物理国家实验室。具体研究方向主要包括：原位电子显微学探究二次电池材料；原位环境电镜技术研究工况条件下催化剂的构效关系；基于机器学习的分析电子显微技术。目前，已在Nature、Science、Nat. Energy、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等行业权威期刊上发表论文400余篇，被引用40000余次，H指数102，申请/授权美国、中国和国际发明专利3项。2019-2021年，连续入选科睿唯安（Clarivate Analytics）“高被引学者 (Highly Cited Researchers，HCR)”。