据国外媒体报道，工程科学与力学和生物工程教授张(音)和他的研究团队开发了一种新方法来表征硅的结构和化学演变，以及一种控制电池稳定性的薄层，这将有助于解决避免使用硅制造高容量电池的问题。这项研究的重点是阳极、负电极和电解质之间的界面，它使电荷能够在阳极和阴极之间移动。固体电解质中间相(SEI)层通常形成于固体电极和液体电解质之间的电极表面，对于电池中的电化学反应和控制电池的稳定性非常重要。使用硅作为阳极可以制造更好的可充电电池。
(来源:詹妮弗·m·麦肯)
张说:“在过去的10年里，硅作为可充电电池的高容量负极吸引了很多关注。目前商用电池的负极材料主要是石墨，但硅的容量是石墨的10倍左右。因此，全世界都有数千万甚至上亿美元花在硅电池研究上。”
对于希望通过电动汽车和强大的便携式电子设备实现基础设施电气化的社会来说，这是非常令人鼓舞的，但也存在许多挑战。电池在充放电过程中，硅的体积会膨胀收缩，导致硅材料开裂，所以SEI会一次又一次的断裂再生，导致电接触丧失，容量(电池储存的电荷量)下降。因此，准确了解这一过程在结构和化学层面是如何发生的，对于解决问题非常重要。
张说:“因为SEI层的稳定性控制着电池的稳定性，你不希望它不受控制地生长，从而消耗电解质材料和活性锂，使电解质干燥并失去活性材料，从而对电池的性能产生不利影响。”
张还说:“SEI层对电池非常重要。但是它太薄了，任何光学显微镜都看不到，而且在电池循环过程中会动态演化。当然，对于超纳米、极薄的材料，可以用透射电镜观察。但是，需要发送大量的电子来获得物质成分的高分辨率图像，SEI层非常柔软，容易被电子束破坏。”
为了克服上述问题，研究人员使用了cryo-STEM，在cryo-STEM显微镜的制备和成像过程中，将循环电极材料保持在低温下，以最大限度地减少电子束对样品的损伤。此外，他们还集成了用于3D成像的敏感元件断层扫描和旨在以低电子剂量捕捉图像的高级算法，从而生成SEI-硅相互作用的3D视图，可以在不同的电池循环后拍摄。
(视频来源:宾夕法尼亚州立大学)
张说:“我们方法的独特之处在于低温成像和多物理过程建模。我们可以可视化电池循环运行后硅和SEI的演变，同时利用计算模拟循环过程中的整个微结构演变过程。这就是这项研究的新颖之处。”
这项工作可以使人们更好地理解硅阳极中SEI层生长和不稳定的机理。张说:“因此，随着对SEI层生长机制的了解，我可以对如何改善硅阳极的性能或电池设计有更多的想法，以便为下一代锂电池建造更强的硅阳极。”
张认为，下一代锂电池将为行业和普通消费者带来多重好处。张说:“硅资源丰富，可以降低电池价格。此外，一旦硅可以用作长循环寿命的阳极，我们将大大提高可充电电池的容量。”
随着对充电和放电过程中SEI层演变的关键理解，张表示，下一步将利用这一知识来帮助设计一种不会因循环而失去容量的硅负极电池。张说:“随着对这种潜在机制的了解，我们将会产生一系列科学假说，然后将硅阳极用于……刺痛，从而减轻与硅的体积变化相关的不利影响。通过控制目前不可控的因素，可以设计出性能更好的硅电极。“据国外媒体报道，工程科学与力学和生物工程教授张和他的研究团队开发了一种新方法来表征硅的结构和化学演变，以及一种控制电池稳定性的薄层，这将有助于解决避免使用硅制造高容量电池的问题。这项研究的重点是阳极、负电极和电解质之间的界面，它使电荷能够在阳极和阴极之间移动。固体电解质中间相(SEI)层通常形成于固体电极和液体电解质之间的电极表面，对于电池中的电化学反应和控制电池的稳定性非常重要。使用硅作为阳极可以制造更好的可充电电池。
(来源:詹妮弗·m·麦肯)
张说:“在过去的10年里，硅作为可充电电池的高容量负极吸引了很多关注。目前商用电池的负极材料主要是石墨，但硅的容量是石墨的10倍左右。因此，全世界都有数千万甚至上亿美元花在硅电池研究上。”
对于希望通过电动汽车和强大的便携式电子设备实现基础设施电气化的社会来说，这是非常令人鼓舞的，但也存在许多挑战。电池在充放电过程中，硅的体积会膨胀收缩，导致硅材料开裂，所以SEI会一次又一次的断裂再生，导致电接触丧失，容量(电池储存的电荷量)下降。因此，准确了解这一过程在结构和化学层面是如何发生的，对于解决问题非常重要。
张说:“因为SEI层的稳定性控制着电池的稳定性，你不希望它不受控制地生长，从而消耗电解质材料和活性锂，使电解质干燥并失去活性材料，从而对电池的性能产生不利影响。”
张还说:“SEI层对电池非常重要。但是它太薄了，任何光学显微镜都看不到，而且在电池循环过程中会动态演化。当然，对于超纳米、极薄的材料，可以用透射电镜观察。但是，需要发送大量的电子来获得物质成分的高分辨率图像，SEI层非常柔软，容易被电子束破坏。”
为了克服上述问题，研究人员使用了cryo-STEM，在cryo-STEM显微镜的制备和成像过程中，将循环电极材料保持在低温下，以最大限度地减少电子束对样品的损伤。此外，他们还集成了用于3D成像的敏感元件断层扫描和旨在以低电子剂量捕捉图像的高级算法，从而生成SEI-硅相互作用的3D视图，可以在不同的电池循环后拍摄。
(视频来源:宾夕法尼亚州立大学)
张说:“我们方法的独特之处在于低温成像和多物理过程建模。我们可以可视化电池循环运行后硅和SEI的演变，同时利用计算模拟循环过程中的整个微结构演变过程。这就是这项研究的新颖之处。”
这项工作可以使人们更好地理解硅阳极中SEI层生长和不稳定的机理。张说:“因此，随着对SEI层生长机制的了解，我可以对如何改善硅阳极的性能或电池设计有更多的想法，以便为下一代锂电池建造更强的硅阳极。”
张认为，下一代锂电池将为行业和普通消费者带来多重好处。张说:“硅资源丰富，可以降低电池价格。此外，一旦硅可以用作长循环寿命的阳极，我们将大大提高可充电电池的容量。”
对充放电过程中SEI层的演变有了关键的了解，张说下一步将利用这些知识来帮助设计硅负极电池……y不会因循环而损失容量。张说:“随着对这种潜在机制的理解，我们将产生一系列科学假设，然后使用硅阳极进行测试，从而缓解与硅的体积变化有关的不利影响。通过控制目前不可控的因素，我们可以设计出性能更好的硅电极。”
标签：
以“万象更新”为题，昨天（7月29日）晚上，华为举行了其2021年秋季新品发布会，推出了包括P50系列手机、智慧屏在内的一系列产品。
1900/1/1 0:00:00丰田汽车于7月29日发布了上半年全球销量业绩，包括大发和日野汽车在内，丰田在过去16月累计销售约546万辆新车，同比增长31，创上半年销量历史新高。
1900/1/1 0:00:007月29日，福特汽车公司宣布，第二季度公司营收达268亿美元，其中汽车业务营收为24128亿美元，低于此前预期的2425亿美元。整体实现净利润561亿美元，调整后的息税前利润达11亿美元。
1900/1/1 0:00:00电气化进程的加快，对整个中国车市带去的剧烈震荡，着实令整个行业的从业者深感何为“肤浅”二字。消费者日趋严苛的诉求，直接击碎了固化近20年的格局；造车新势力们的明争暗夺，摧毁的更是一整套生存法则。
1900/1/1 0:00:00“造车，如果始终无法实现盈利，成功自我造血，那么就是在耍流氓。”曾几何时，面对如雨后春笋冒出的各类新势力们，发出了这样的质疑。
1900/1/1 0:00:00“到2025年哪吒汽车要做的，就是活下去第一个，我们要做到50万台的销量，有50万台的销量才能活下去，并进行技术的积累和沉淀，提高智能化和电动化的技术水平，保持产品的高性价比。
1900/1/1 0:00:00
汽车导航