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Nature:原位透射电镜观察-双层石墨烯中Li的可逆超密相

石墨烯是锂离子可逆电池的主体材料,然而使用原位透射电子显微镜很难观察到锂,因此,如何利用原位透射电子显微镜观察到锂在石墨烯中的排列方式至关重要。

【引言】

石墨烯是锂离子可逆电池的主体材料,然而使用原位透射电子显微镜很难观察到锂,因此,如何利用原位透射电子显微镜观察到锂在石墨烯中的排列方式至关重要。

【成果简介】

近日,德国乌尔姆大学Ute Kaiser马克思.普朗克研究所Matthias Kühne共同通讯作者)在Nature上发表题为“Reversible superdense ordering of lithium between two graphene sheets”的文章。研究人员利用原位低压透射电子显微镜研究锂插入双层石墨烯,并使用球面和色差校正来增强对比度和分辨率到所需水平。锂原子在两个碳片之间呈现多层密堆积顺序,与该超密相相关的锂储存容量远远超过LiC6形成的预测值。因此,二维层状材料中可能存在不同的离子存储排列。

【图文导读】

图一 实验装置及工作原理

Nature:原位透射电镜观察-双层石墨烯中Li的可逆超密相

a)设备示意图

b)TEM测试期间示意性侧视图

c)双层石墨烯的电阻率ρxx两次锂化(L)/脱锂循环期间原位测量

图二 TEM表征

Nature:原位透射电镜观察-双层石墨烯中Li的可逆超密相

(a-c) 锂化期间Li的传播

(d-g) b图的进一步补充

(h, i) b, g方块区域的放大图示,显示Li晶体的边缘

图三 DFT计算得到的Li晶体原子模型

Nature:原位透射电镜观察-双层石墨烯中Li的可逆超密相

(a, b) Li以相称超结构排列

(c,d) 完全优化的双层Li结构

(e, f) 完全优化的三层Li结构

图四 双层石墨烯中Li晶体的生长

Nature:原位透射电镜观察-双层石墨烯中Li的可逆超密相

红,绿,蓝表示Li晶体的面内取向

文献链接:Reversible superdense ordering of lithium between two graphene sheets(Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0754-2)

本文由材料人编辑部学术组liunian供稿,材料牛编辑整理。

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