通過實時TEM觀察,製作更好的電池

採用硫作陰極和金屬鋰作為陽極材料的鋰硫(Li-S)電池由於成本低,理論容量高,被廣泛提名為最有希望的下一代電化學儲存系統之一。然而,其鋰化物(鋰聚硫化物)溶解在電解液中限制了鋰硫電池的實際應用,最終導致循環性能差和其他缺點,例如容量退化迅速。

與UNIST有關的最近的一項研究發現了一個令人驚奇的發現,可以解決這個問題。在7月27日發表的“美國化學學會期刊 (JACS)的研究中,研究小組表明,通過利用二維材料(如二硫化鉬)的獨特性質,硫顆粒可以被氣密封裝硫化鉬。這一突破是由UNIS的能源與化學工程學院的Hyun-Wook Lee教授與位於新加坡的研究團隊合作領導的。

MoS2塗層有助於防止在高真空環境下硫的洩漏和昇華,但是在新加坡的電池中對這種新材料的原位透射電子顯微鏡(TEM)的觀察和理解很少。為了評估MoS2封裝的中空硫球的體積膨脹,李教授和他的團隊在研究中進行了硫磺化過程的原位TEM研究。

「目前,新加坡目前缺少TEM專家。」李先生說:「世界上很少的原位TEM專家之一,我們的研究結果為納米級硫磺化學化學提供了寶貴的見解。」

透射電子顯微鏡(TEM)是一種成像技術,可以直接研究各種納米材料,特別是碳納米材料(包括石墨烯)的緊密結構細節。它們是昂貴的,大而繁瑣的工具,需要大量的培訓和專業技能。這阻礙了Li-S電池的充放電循環的實時原位觀察。

在他在KAIST期間首次曝光後,李教授成為這一領域的專家。在斯坦福大學,作為博士後研究員,他每天都在工作,與TEM摔跤。這些經驗使他能夠成功地處理和滿足鋰離子電池市場的需求,以建造更好的電池。

李教授說:「TEM是目前存在的令人印象深刻的強大的微觀工具,能夠生產出一毫納米尺寸的高分辨率,細緻的圖像。 我在KAIST和斯坦福大學處理TEM的經驗和培育我成為一名TEM專家。」