高分辨电子显微学的拓荒者——缅怀李方华先生

2020年的春节格外沉重。突如其来的新冠病毒疫情威胁,导致我们关停了实验室,停止了大部分的正常工作。就在这个除夕夜我们悲痛地失去了一位良师益友、杰出的晶体物理学家——李方华先生。李先生在电子衍射和电子显微图像处理领域深耕数十年,是中国单晶体电子衍射结构分析的开创者、建立和发展高分辨电子显微学的代表人物。她先后发展了两种适用于微小晶体结构和原子分辨率水平晶体缺陷测定的全新电子图像处理方法.     

热熔灌输法制备三维骨架支撑金属锂复合负极

金属锂因具有极高的理论比容量(3860 mAh/g)和最低的电化学势(相对于标准氢电极为-3.04 V),被认为是下一代高比能锂离子电池的首选负极材料。然而,金属锂负极在电池循环过程中发生的刺状枝晶生长和体积变化等问题严重阻碍了其产业化应用进程。近年来研究表明,通过在金属锂中引入具有三维(3D)结构的宿主骨架,不但能有效抑制锂枝晶的生长,而且可以缓解金属锂负极的体积变化,从而提高金属锂电池的循环性能与安全性。因此,设计3D骨架/金属锂复合负极被认为是一种能有效解决金属锂问题的新兴策略。本文综述了热熔灌输法制备3D骨架/金属锂复合负极的研究进展。首先讨论了当前基于3D骨架的预存金属锂技术,然后着重分析了热熔灌输策略中3D骨架锂润湿性的影响因素,以及不同3D骨架修饰特征和改性方法。最后对3D骨架/金属锂复合负极和热熔灌输策略现存问题进行了总结并提出未来的发展方向。     

裂解温度对CVD法制备多壁碳纳米管的影响

用SEM、TEM、HRTEM及拉曼光谱方法研究了催化裂解乙炔制备多壁碳纳米管过程中裂解温度的影响,结果表明,在650℃～700℃裂解乙炔,可获得产量高、直径分布均匀、石墨程度高的多壁碳纳米管,并对裂解温度影响机制进行了分析和探讨。     

锂硒电池正极材料的研究进展

锂硒电池因其高体积比容量(3253 mAh·cm~(-3)),以及硒的高电导率(1×10~(-3) S·m~(-1))等显著优点,在体积受限的储能系统中具有潜在的应用价值。引起了国内外研究学者的广泛关注。但是,目前锂硒电池的性能还不理想,仍然存在许多科学问题亟待解决,包括多硒化锂的穿梭效应,电解液的适配性,充放电过程中电极体积变化等。近年来,研究工作者针对这些关键科学问题开展了许多研究和探索,锂硒电池已成为储能领域的一个新的研究热点。本文综述了锂硒电池的研究现状,着重介绍了硒-碳复合正极材料的研究进展,论述了锂硒电池的优势及存在的问题,系统分析了硒基正极材料结构和性能之间的关系,总结了锂硒电池的反应机理及其与电解液的相关性,最后展望了锂硒电池的未来发展方向。     

热处理温度对MgB2超导材料的超导电性及微观结构的影响

采用粉末烧结方法在不同温度(650℃,700℃,750℃,800℃,850℃,900℃)制备了MgB2超导块材.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了热处理温度对MgB2超导材料的成相及微结构的影响.采用磁化法测定不同温度制备MgB2超导材料的超导电性.结果显示热处理温度对MgB2超导材料的晶粒尺寸、形状和超导电性有明显影响,700℃制备的MgB2超导体具有最高的临界电流密度和最好的磁通钉扎特性,细小的晶粒尺寸是样品磁通钉扎特性改善的原因.     

金属锂负极失效机制及其先进表征技术

尽管传统的石墨负极在商业化锂离子电池中取得了成功,但其理论容量低(372 mAh·g^?1)、本身不含锂的先天缺陷限制了其在下一代高比能量锂电池体系中的应用,特别是在需要锂源的锂-硫和锂-空气电池体系中。金属锂因其极高的理论比容量(3860 mAh·g^?1)和低氧化还原电势(相对于标准氢电极为?3.040 V),被认为是下一代锂电池负极材料的最佳选择之一。但是,金属锂负极存在库伦效率低、循环性能差、安全性差等一系列瓶颈问题亟待解决,而循环过程中锂枝晶的生长、巨大的体积变化、以及电极界面不稳定等是导致这些问题的关键因素。本文综述了近年来关于金属锂负极瓶颈问题及其机理,包括金属锂电极表面固态电解质界面膜的形成,锂枝晶的生长行为,以及惰性死锂的形成。同时,本文还介绍了目前用于研究金属锂负极的先进表征技术,这些技术为研究人员深入认识金属锂负极的失效机制提供了重要信息。     

脉冲激光沉积GeO2薄膜的电化学性能

采用脉冲激光沉积法在不锈钢基片上制备了GeO₂薄膜。充放电性能显示其具有高达1 336 mAh·g^-1可逆容量，这相当于每个GeO₂可与5.1个Li发生反应。其循环伏安特性显示在1.2 V和0.4 V处出现一对新的氧化还原峰。充放电后薄膜的组成与结构通过非原位高分辨电子显微和选区电子衍射来表征。结果显示在外电场作用下，Ge能够可逆地驱动Li₂O分解和形成。这是金属氧化物的一种新的电化学反应机理。     

脉冲激光沉积CuF2薄膜的电化学性能

采用脉冲激光沉积法在不锈钢基片上制备了纳米结构的CuF2薄膜, 其充放电性能显示该薄膜具有540 mAh·g-1可逆容量, 对应于每个CuF2可与2.0个Li发生反应. 其循环伏安特性显示在2.2和2.8 V (vs Li/Li+)处出现了一对新的氧化还原峰. 充放电后薄膜的组成与结构通过非原位高分辨电子显微和选区电子衍射来表征. 结果揭示了纳米结构CuF2薄膜的电化学反应机理, LiF在过渡金属Cu的驱动下可以发生可逆的分解和形成.     

脉冲激光沉积CuF2薄膜的电化学性能

采用脉冲激光沉积法在不锈钢基片上制备了纳米结构的CuF2薄膜,其充放电性能显示该薄膜具有540mAh·g-1可逆容量,对应于每个CuF2可与2.0个Li发生反应.其循环伏安特性显示在2.2和2.8 V(νs Li/Li+)处出现了一对新的氧化还原峰.充放电后薄膜的组成与结构通过非原位高分辨电子显微和选区电子衍射来表征.结果揭示了纳米结构CuF2薄膜的电化学反应机理,LiF在过渡金属Cu的驱动下可以发生可逆的分解和形成.     

Sm123在Sm211晶须上取向生长研究

通过热力学参数的控制，我们在Sm-Ba-Cu-O的高温熔体中获得了长度可达4．2mm的Sm211晶须．通过SEM、HRTEM及SCXD等表征手段，对晶须的表面形貌和微观结构进行了分析，并确定其生长方向为晶须的〈001〉方向．通过高温金相显微镜，我们原位观察到Sm123晶体在Sm211晶须上按照特定取向生长．本文对Sm123与Sm211的取向关系进行了探讨．