大家好，這里是老上光顯微鏡知識課堂，在這里你可以學(xué)到所有關(guān)于顯微鏡知識，好的，請看下面文章： 如何解決鋰電池的安全問題，是科學(xué)家盡可能深入和全面了解鋰電池爆炸原因的前提。
    
     隨著便攜式電子設(shè)備和電動汽車的飛速發(fā)展，除了追求鋰電池的大容量和更快的充放電速度外，如何保證鋰電池的安全性也越來越受到人們的關(guān)注。偶爾發(fā)生的事情，是不允許讓人緊張的。
    
     如何解決鋰電池的安全問題，是科學(xué)家盡可能深入、全面了解鋰電池爆炸原因的前提。o增長，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，導(dǎo)致電池失效或起火。但是如何從原子結(jié)構(gòu)層面理解和研究，進而找到解決問題的方法，在過去缺乏有效的技術(shù)手段。
    
     本月剛剛榮獲2017年諾貝爾化學(xué)獎的低溫-EM技術(shù)為這一研究提供了強有力的技術(shù)支持。批原子鋰枝晶的圖像由低溫-電子顯微鏡(cryo-EM)捕獲。研究結(jié)果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊科學(xué)10月27日。
    
     上述圖像表明，每個鋰金屬枝晶都是長條狀、形狀完美的六面體晶體，以前在電子顯微鏡下只觀察到不規(guī)則的晶體，崔毅說，研究結(jié)果非常令人興奮，但也為相關(guān)研究開辟了新局面。耳廓。
    
     低溫電子顯微鏡，顧名思義，是利用透射電子顯微鏡（TEM）對顯微鏡技術(shù)樣品進行低溫冷凍固定的應(yīng)用。T是指獲得生物大分子的結(jié)構(gòu)。
    
     因為圖像是理解機制的關(guān)鍵，所以科學(xué)的突破通常基于肉眼對目標(biāo)成功地獲得其視覺圖像。然而，低溫電子顯微鏡的出現(xiàn)允許研究人員凍結(jié)生物分子并以前所未有的方式觀察和分析它們的運動。這些特征對理解生物化學(xué)和藥理學(xué)的發(fā)展具有決定性的影響。因此，諾貝爾將被列入今年的低溫電子顯微鏡。
    
     左圖：在室溫下的TEM圖像中，鋰枝晶被暴露在空氣中腐蝕，電子束熔化其中的許多空穴；
    
     對于鋰等材料也是如此，因為用投影電子顯微鏡無法在枝晶原子水平上觀察結(jié)果。與生物材料類似，當(dāng)在室溫下使用TEM時，枝晶的邊緣被電子束沖擊器卷曲甚至熔化。參與這項研究的斯坦福大學(xué)博士生李彥斌說，TEM樣品是在空氣中制備的，但是鋰金屬會在空氣中迅速腐蝕。每當(dāng)我們試圖用高倍電子顯微鏡觀察鋰時，電子就會在枝晶上鉆洞，甚至完全熔化它。
    
     參與這項研究的斯坦福大學(xué)博士生李彥斌說，這就像在陽光下把放大鏡照在樹葉上。但是如果你能夠冷卻樹葉，問題就解決了：如果你把光聚焦在樹葉上，熱量也會消失，樹葉也不會被破壞。我們可以用冷凍電子顯微鏡來做，當(dāng)成像電池材料時，差別是非常明顯的。
    
     因此，冷凍電子顯微鏡不僅將生物化學(xué)帶入了一個新時代，而且使科學(xué)家們在原子水平上看到鋰枝晶的完整結(jié)構(gòu)。晶體納米線在特定的方向上生長，其中一些晶體會結(jié)成結(jié)，但其晶體結(jié)構(gòu)仍然完好。
    
     另一位在斯坦福大學(xué)攻讀博士學(xué)位的李宇章說，還可以看到固體電解質(zhì)邊界掩模（SEI），并且還揭示了在不同電解質(zhì)中形成的不同SEI納米結(jié)構(gòu)。因此，控制電池的生產(chǎn)和穩(wěn)定性對電池的有效利用十分重要。
    
     利用低溫電子顯微鏡，科學(xué)家們可以觀察電子如何從樹枝狀物中的原子射出，從而揭示單個原子（左）的位置。科學(xué)家甚至可以測量原子之間的距離（右上），原子之間的距離僅僅表明它們是鋰原子（右下）。
    
     SLAC的新聞稿顯示，在顯微鏡下，研究人員使用不同的技術(shù)觀察電子從枝晶原子中噴射的方式，揭示了晶體及其固體電解質(zhì)涂層中單個原子的位置。證明了電池的性能，固體電解質(zhì)涂層的原子結(jié)構(gòu)將變得更加有序，這將有助于解釋添加劑為什么發(fā)揮作用。
    
     我們非常興奮，這是我們次能夠獲得這樣一個詳細的樹枝狀圖像。這也是我們次看到固體電解質(zhì)邊界層的納米結(jié)構(gòu)。李彥宏說，該工具可以幫助我們理解不同的電解質(zhì)如何工作，以及為什么一些電解質(zhì)比其他電解質(zhì)工作得更好。
    
     通過這些實驗觀測到的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以進一步了解電池失效的機理。雖然本工作以鋰金屬為例來證明低溫電磁法的實用性，但是該方法也可以推廣到其他涉及光敏材料的研究，如硅材料。研究小組還表示，他們計劃更多地關(guān)注固體電解質(zhì)邊界層的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。
    
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