21 Apr

应用报告：电化学原子力显微镜对锂氧电池固体电解质界面膜的现场原位表征

随着移动设备的不断普及，以及环境问题鼓励使用电动汽车，全球对储能的需求不断增长。同时，大众对电池的性能预期也持续提升。容量、寿命和安全只是研究人员积极开发改进电池技术的几个方面。电池是一种电化学器件，因此很多工作都集中在了解电极材料和电解质的化学性质上。然而，电池在充放电循环中也会发生结构变化。这些结构变化对电池的寿命和安全性有很大的影响。原子力显微镜（AFM）是一种可以直接表征电池内部结构变化的工具。

图片说明：Cypher ES AFM可以直接观察到电池阴极上的界面膜在放电过程中的成核（左）和充电过程中的溶解（右）。

应用报告介绍了电化学原子力显微镜如何对锂氧电池（Li-O₂）运行过程中形成的固体电解质界面膜进行直接成像。这些研究中的一个核心挑战是锂与水和氧的剧烈反应，因此研究必须在手套箱的受控环境中进行。然而，电化学反应也需要电池中有一定浓度的氧气。AR Cypher ES AFM具有独特的优势，因为它的电化学液池附件能够控制样品腔内的局部环境，与手套箱内的惰性环境相隔离。Cypher ES也能够抵御手套箱操作所产生的振动和噪声，从而实现更高分辨率的成像。此领域的研究对下一代电池的发展至关重要。