软XAFS技术应用于电池材料(SiO)化学状态分析

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摘要

利用低能量X射线,在BLSU27通过软X射线X射线吸收精细结构(XAFS)技术在电池材料SiO在原位工作状态下进行化学状态分析。软XAFS能够精准分析轻元素的价态与配位环境,适用于表面结构、电子状态和非破坏性深度方向化学状态分析,并支持非大气暴露条件及溶液体系的测试。通过对SiO负极材料在充放电过程中化学状态的深度方向分析,研究表明充电过程中SiO结构逐渐接近SiO₂,并伴随锂的脱出发生偏移;放电过程中则伴随锂的嵌入发生相应变化。这一分析为理解电池材料在循环过程中的结构演变与电化学行为提供了重要依据。

日期
11月 24, 2024 1:00 PM — 2:00 PM
事件
软XAFS原位表征充放电过程

  软XAS是X射线吸收精细结构(XAFS)光谱技术的一种,使用能量较低(通常在100 eV - 2000 eV)的“软”X射线。这个能量范围对应的是元素周期表中轻元素(如碳、氮、氧、氟)以及过渡金属的L边(如锂、硅、硫、锰、铁、钴、镍等)的芯能级激发。

核心特点与应用:
(1)对轻元素敏感: 能够直接探测对电池性能至关重要的轻元素(如O、Si、Li等)的电子结构和化学态。
(2)表面与界面敏感: 软X射线穿透深度浅(几纳米到几百纳米),因此非常适合研究电极材料的表面、界面和近表面区域的化学变化,这对于理解 (3)固体电解质界面膜(SEI)、界面副反应等至关重要。
(4)化学态与配位环境: 通过分析吸收边的能量位置、形状和精细结构,可以精确判断元素的氧化态(价态) 和局域配位环境。
(5)非破坏性分析: 可以在不破坏样品的情况下进行分析。
(6)原位/工况条件: 配合特殊设计的样品池,可以在非大气暴露条件下(如真空或惰性气体保护)甚至充放电过程(工况) 中进行实时测量,直接观测电化学反应中的动态变化。

高 啸 (Xiao Gao)
高 啸 (Xiao Gao)
副研究员

My research interests include distributed robotics, mobile computing and programmable matter.