专访燕山大学唐永福教授:固态电池研究,除了要电化学的一些特性,很多时候是一个力学特性在力-电耦合的研究


来源:中国粉体网   茜茜

[导读]  2021年3月11日-12日,由中国粉体网主办的“第二届高比能固态电池关键材料技术大会“在湖南长沙隆重举行,期间,我们邀请与会专家 学者做客对话栏目进行视频访谈。现在我们邀请到的是来自燕山大学的唐永福教授。

中国粉体网讯  2021年3月11日-12日,由中国粉体网主办的“第二届高比能固态电池关键材料技术大会“在湖南长沙隆重举行,期间,我们邀请与会专家 学者做客对话栏目进行视频访谈。现在我们邀请到的是来自燕山大学的唐永福教授。


 


粉体网:唐教授,您好!

唐教授:主持人,您好!


粉体网:首先请问唐教授,金属锂负极的力—电—化学特性的原位电镜研究在固态电池研究中起到了哪些作用?


唐教授:固态电池的目标是要用到金属锂负极,但金属锂负极依然存在枝晶问题以及体积膨胀问题。在做固态电池研究工作时,除了要解析锂负极的电化学特性,很多时候是负极的力学特性及力-电耦合对锂负极的性能也起到关键作用,把这个问题弄明白以后,能够把枝晶形成的机制弄明白,这涉及锂负极、锂跟固态电解质之间的界面等问题,弄清楚这些问题后可为设计或电池组装过程提供一些理论参考。


粉体网:请您介绍一下球差校正环境透射电镜,这种电镜的优点是什么?


唐教授:这个电镜主要是两个方面,一个是环境,可以通气,因为咱们的电镜要求是高真空才能够成像,这个环境电镜,它实际上最大的特点就是往电镜里面通入气体,这样的话,咱们就可以做一些跟气氛相关的研究。比如说空气电池。实际上还有一些电极材料的空气稳定性都可以在这个电镜里研究。它最主要的特点是有两个强力的分子,这样它只会在样品区有气氛,整个电镜腔其他的区域还是高真空的,这样也不影响其成像;还有另外一个特点是球差校正。现在的球差校正分为两类,一种是物镜球差校正,特点是高分辨成像更加清晰。另外一种是聚光镜校正,它可以看出每一个原子是怎么排布的。我们的环境电镜是物镜球差校正,另外还有一个不能通气的是聚光镜球差校正电镜。通过这两个电镜的配合,我们可以做一些原子层面的充放电机理研究,为大家在实际应用过程中遇到的基础科学问题提出原子层面的设计建议。


粉体网:唐教授,能方便给我们透露一下目前的主要研究方向及进展吗?


唐教授:我们最主要的还是在做原位电镜研究工作,包括锂枝晶、正极材料,三元正极材料充放电过程会出现失效(三元正极材料,在充放电过程中会出现裂缝、相变)。前两年我们做了很多空气电池的研究,这两年我们主要侧重于三元材料问题(包括失效、原位电镜方面的研究);另外,还有一个方向是(投射电镜观察到的区域有限,虽然其成像能够达到原子像,但相当于盲人摸象一般,可能只是摸到了一个角落)发展电极材料及储能器件的原位扫描电镜研究,这样的话,其尺度范围变宽,就可以看见微米尺度的区域中枝晶形成和正负极衰减的过程;另外,更大尺度方面我们也在开展原位光学显微镜方面上的研究,我们想把三个尺度的原位研究结果进行耦合,可以得到固态电池里面一些基础问题的全息理解。谢谢!


粉体网:非常感谢唐教授接受我们的采访!


(中国粉体网编辑整理/茜茜)

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作者:茜茜

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