P2型钠离子电池正极材料Na0.66Mn0.675Ni0.1625Co0.1625O2的表面重构及其演变的电子显微表征

采用球差校正扫描透射电子显微镜(STEM)、X射线能谱(EDS)等分析手段表征了高温固相法合成的Na_0.66Mn_0.675Ni_0.1625Co_0.1625O₂钠离子过渡金属氧化物正极材料。X射线衍射(XRD)结果表明该材料为结晶性良好的P2型钠离子层状氧化物(P6₃/mmc)。原子尺度的结构与成分分析显示材料表面存在宽度约为1-2 nm的表面重构层,重构区域内存在大量晶格畸变与反位缺陷,并伴有一定程度的成分偏析——表面富钴(Co)、缺镍(Ni)。进一步研究表明这些表面重构区域在时效过程中会发生明显的“退化”,即初始表面重构层宽度会进一步扩展至5-10 nm,部分区域钠离子耗尽,由层状结构转变为尖晶石(Spinel,Fd3m)与岩盐相(rocksalt,Fm3m)共存的结构。     

借助液体透射电镜原位分析钯纳米棒的可控性氧化刻蚀

借助原位液体透射电镜,我们观察并研究了钯纳米棒溶液环境下的氧化刻蚀的微观行为及机理。通过改变钯纳米棒所处的液体环境,有效地控制了钯纳米棒的氧化刻蚀行为。由于端部具有较高的反应活性,钯纳米棒在氯化铁溶液中的氧化刻蚀会选择沿着轴向进行,具有明显的各向异性。当反应在超薄液层进行时,钯纳米棒的氧化刻蚀会变为准各向同性。这种行为是由于超薄溶液中溶解产物以及氧化物的扩散被抑制,在纳米棒端部选择性发生的氧化刻蚀会受到阻碍。最后,我们发现在钯纳米棒端部选择性沉积金,可以保护纳米棒的端部不受氧化,从而能控制刻蚀沿着钯纳米棒的径向进行。本文的研究结果对贵金属纳米晶的结构参数的精确调控以利于实际应用具有重要的意义。     

富锂正极材料Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13NaxO2表面结构的电子显微分析

采用离子交换加固相烧结法制备出富锂锰基正极材料Li_1.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13Na_xO₂,利用球差校正扫描透射电子显微镜（STEM）、X射线能谱（EDS）、电子能量损失谱（EELS）等分析手段对材料表面结构与成分展开表征。结果表明：镍（Ni）在样品表面存在选择性富集（垂直于锂扩散通道的表面,如（200）面）,倾向扩散进入锂离子层,并导致表面出现层状结构到岩盐相（rocksalt, Fm3m）结构转变;而钴（Co）在所观察的（001）、（200）表面均存在不同程度的富集,且集中在过渡金属层。进一步研究发现,表面钴（Co）富集不利于层状结构的稳定,时效后样品的（001）面观察到明显的表面重构,存在数量较多的过渡金属（TM）-锂（Li）反位缺陷与岩盐相结构区域。