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深圳先進院在納米尺度電化學性能表征領域取得進展

2019-10-12 深圳先進技術研究院
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  近日,中國科學院深圳先進技術研究院醫工所納米調控與生物力學研究中心在納米尺度電化學性能表征領域取得新進展。相關成果以Resolving local dynamics of dual ions at the nanoscale in electrochemically active materials(《揭示電化學活性材料在納米尺度的局域雙離子動力學特性》)為題發表在能源期刊Nano Energy(《納米能源》)上。深圳先進院納米調控與生物力學研究中心客座博士生余俊熹為論文第一作者,美國華盛頓大學博士生黃博遠、湘潭大學博士生李奧林為共同第一作者,深圳先進院納米調控中心主任李江宇為通訊作者,湘潭大學教授劉運牙、謝淑紅為共同通訊作者。

  雙離子電池具有高工作電壓、長循環壽命、安全、低成本等優勢,近年來受到廣泛關注,與傳統的單離子電池(鋰/鈉離子電池)相比,雙離子電池體系中陰離子和陽離子同時參與反應,反應過程更為復雜,為了充分發揮雙離子電池的潛力,需要深入理解納米尺度陰離子和陽離子相互競爭的微觀電化學過程。

  基于此,團隊采用具有電化學活性的浮法玻璃作為雙離子微觀動力學的研究對象,利用電化學應變顯微技術(ESM)對其進行了納米尺度電化學性能表征,并通過有趣的離子弛豫動力學曲線,揭示了雙離子體系中存在Vegard電化學應變(Vegard strain)和電化學偶極矩(electrochemical dipoles)相互競爭的微觀機制。同時結合相場模擬,定量測量了微觀鈉離子擴散系數和活化能,并與宏觀測試結果一致。該方法不僅能運用于雙離子電池中,在鹵化鈣鈦礦太陽能電池、功能氧化物中也具有廣泛的應用前景。

  上述工作得到國家重點研發計劃納米科技重點專項和國家自然科學基金儀器研制項目的資助。

  論文鏈接

Vegard電化學應變和電化學偶極矩相互競爭的微觀機制

打印 責任編輯:葉瑞優

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