收容所研究引入密码和 MFP-3D AFMs 的新的电化学张力显微学成象技术

收容所研究、技术领先者在扫描探测和基本强制显微学 (SPM/AFM),宣布了新的电化学张力显微学 (ESM)成象技术的其 Cypher™和 MFP-3D™ AFMs。

地形学图象 () 的在 Si/LiPON/LiCoO2 薄膜电池结构的无定形的 Si 阳极显示一定数量的晶界出现,以及广泛的地面粗糙度。 ESM 图象 (正确) 通过评定在每象素 (100x100 象素映象的电化学张力滞后回线得到 1 微米区)。 区滞后回线是李离子流动性评定和被密谋作为第 2 映射 (深蓝对应于闭合电路,红色对开环)。 沿锋利的晶界的改进的李离子流动性明显地被看到,以及局限化的热点在散开晶界和在谷物内。 ESM 的有效解决方法此材料的是 ~ 10 毫微米,提供李离子动力高分辨率视图在这些材料的。 (等,重印从 N. Balke 纳诺 Lett。 10, 3420 (2010)。

开发由橡树岭国家实验室 (ORNL)和收容所研究, ESM 是一个创新扫描探测显微学 (SPM)技术能够探查电化学反应性和离子流在固体在子十毫微米级别上。 ESM 是直接地评定离子当前的第一个技术,提供为映射电化学现象的一套新工具在 nanoscale。 探查电化学过程和离子运输的这个功能在固体为各种各样的申请是无价的对范围从电池的能源生成和存贮到燃料电池。 ESM 在与二重大改进的这些预付款有潜在帮助在其他常规技术: (a) 解决方法探查毫微米缩放比例数量和 (b) 内在的能力分离离子从与 (c) 想象功能的电子当前延伸到各种各样的分光学技术使人想起常规电化学工具。 ORNL 的尼娜 Balke 在关于扫描探测显微学的问题国际讲习会存在最近结果能源应用的 (http://www.mpip-mainz.mpg.de/symposium/spm2011/) 在美因法,德国, 2011年 6月 8-10。

被评论的罗杰 Proksch,收容所研究、 “进展在能量储备和转换的总统将由这个能力学习电池和燃料电池非常地实现在几毫微米的级别。 ESM 提供电化学现象功能想象在数量百万的给十亿次小于常规基于当前的电化学技术。 此新的技术对了解的能源技术开张这条路和在各自的谷物和缺陷上的级别的离子设备,因而跨接宏观功能和原子论结构。 这反之将导致改进的能量储备解决方法 - 有非常高能密度和长的寿命的电池和与非常高能密度和效率的燃料电池”。

“传统上,浏览的探测显微学技术允许电子当前的评定,并且短和远程强制”,在中心添加了 Sergei Kalinin、高级研究人员成员 Nanophase 材料学在 ORNL 和共同发明者 (与尼娜 Balke 和斯蒂芬 Jesse) ESM。 “ESM 对评定离子当前扩大此功能和为各种各样的李离子负极已经被展示了、阳极和电解质材料、以及氧气电解质和混合的电子离子导体。 浓度槽牙在电化学系统的数量联结普遍存在的出现建议此技术为固体离子想象实际上是通用的 - 从电池和固体对 memristive 电子。

或许斯蒂芬 Jesse 更加重要地补充说 “使用范围励磁,并且箭引擎在可实现的电化学材料毛面允许评定进行,使 ESM 有用为实际材料和设备”。

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