太阳集团城网2018
2018太阳集团游戏网址
2021年第12期
国际能源领域顶刊ACS Energy Letters发表北京工业大学张跃飞研究员团队锂离子电池正极材料原位扫描电镜研究最新成果
4月7号，国际能源学类顶级期刊美国化学学会旗下杂志ACS Energy Letters发表了太阳集团城网2018固体微结构与性能研究所张跃飞研究员和吕俊霞副研究员课题组基于原位扫描电镜研究方法在锂电池正极材料失效机制方面探索的最新研究成果“Real-Time Observation of Chemomechanical Breakdown in a Layered Nickel-Rich Oxide Cathode Realized by In Situ Scanning Electron Microscopy”（ ACS Energy Lett. 6 (2021)1703−1710 论文链接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00279，影响因子19.003。该项成果以北京工业大学为第一完成单位和唯一通讯单位，材料与制造学部2017级博士研究生程晓鹏为论文的第一作者。
富镍三元层状材料NMC因具有能量密度高，成本低等优点成为目前主流的动力电池正极材料之一，广泛应用于各种类型新能源汽车。本工作报道了利用原位扫描电镜（in-situ SEM）为主要手段在锂离子电池实际工况条件下，直接观察到了充放电循环过程中NMC-811颗粒内部微裂纹形成及扩展过程，发现了高电压充放电NMC二次颗粒内部裂纹随充放电循环次数呈现“生长-暂停-生长”的周期性扩展规律，首次在锂离子电池实际充放电过程中展示了层状正极材料充放电早期裂纹产生纳米分辨水平的全景图像，该研究工作对开发长寿命高能量密度锂离子动力电池具有重要的基础理论意义。
张跃飞研究团队长期从事材料显微结构与性能关系的原位研究，致力于发展原位扫描电子显微学方法，主持和参与了多个重大科学仪器项目，自主研发了多种基于扫描电镜的原位拉伸、加热以及电化学测试的科学仪器。将材料的制备、加工、服役等条件引入电子显微镜，力求实现材料性能测试与相应显微结构的同步关联性研究。扫描电镜中原位测试样品尺寸可以达到厘米级，使原位测试分析的样品表现行为和服役条件更符合实际情况，测试结果对解决工程实际问题具有极强的说服力和指导性。课题组基于扫描电镜原位实验方法，面向国家需求，已经在航空发动机用的镍基高温合金和锂离子电池材料方面开展了系统的研究，取得系列研究成果[J Review of Scientific Instruments, 91 (2020), 043704; Journal of Alloys and Compounds 817 (2020) 152781；Materials Science & Engineering A 749 (2019) 48–55；Materials Science & Engineering A 712 (2018) 199–205; J. Power Sources. 2020, 473, 228481，Extreme Mechanics Letters 35 (2020) 100635; ACS Energy Lett. 6 (2021), 1703−1710，ACS Energy Lett. 4,(2019),1907−1917]。
这些方法与仪器成果也引起国内外同行的广泛关注，部分技术已经实现了科技成果转化和科学仪器的产业化开发，率先在国内20多家重点研发单位实现了推广与应用，为这些单位材料研发提供了新设备、新技术、新手段。
本文工作得到了北京市高水平创新团队项目(IDHT20190503)，国家自然科学基金项目(22075006)的资助。
