大家好，這里是老上光顯微鏡知識(shí)課堂，在這里你可以學(xué)到所有關(guān)于顯微鏡知識(shí)，好的，請(qǐng)看下面文章： 如何解決鋰電池的安全問(wèn)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(dòng)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(lái)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(wèn)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(zhǎng)，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(jìn)而找到解決問(wèn)題的方法，在過(guò)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(jiǎng)的低溫-EM技術(shù)為這一研究提供了強(qiáng)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(guó)際學(xué)術(shù)期刊科學(xué)10月27日。
    
     上述圖像表明，每個(gè)鋰金屬枝晶都是長(zhǎng)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(shuō)，研究結(jié)果非常令人興奮，但也為相關(guān)研究開(kāi)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(duì)顯微鏡技術(shù)樣品進(jìn)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?yàn)閳D像是理解機(jī)制的關(guān)鍵，所以科學(xué)的突破通常基于肉眼對(duì)目標(biāo)成功地獲得其視覺(jué)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(yùn)動(dòng)。這些特征對(duì)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(duì)于鋰等材料也是如此，因?yàn)橛猛队半娮语@微鏡無(wú)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(shí)，枝晶的邊緣被電子束沖擊器卷曲甚至熔化。參與這項(xiàng)研究的斯坦福大學(xué)博士生李彥斌說(shuō)，TEM樣品是在空氣中制備的，但是鋰金屬會(huì)在空氣中迅速腐蝕。每當(dāng)我們?cè)噲D用高倍電子顯微鏡觀察鋰時(shí)，電子就會(huì)在枝晶上鉆洞，甚至完全熔化它。
    
     參與這項(xiàng)研究的斯坦福大學(xué)博士生李彥斌說(shuō)，這就像在陽(yáng)光下把放大鏡照在樹(shù)葉上。但是如果你能夠冷卻樹(shù)葉，問(wèn)題就解決了：如果你把光聚焦在樹(shù)葉上，熱量也會(huì)消失，樹(shù)葉也不會(huì)被破壞。我們可以用冷凍電子顯微鏡來(lái)做，當(dāng)成像電池材料時(shí)，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(gè)新時(shí)代，而且使科學(xué)家們?cè)谠铀缴峡吹戒囍У耐暾Y(jié)構(gòu)。晶體納米線在特定的方向上生長(zhǎng)，其中一些晶體會(huì)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(shuō)，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(duì)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(shù)枝狀物中的原子射出，從而揭示單個(gè)原子（左）的位置。科學(xué)家甚至可以測(cè)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(gè)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(gè)詳細(xì)的樹(shù)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(shuō)，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(guò)這些實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步了解電池失效的機(jī)理。雖然本工作以鋰金屬為例來(lái)證明低溫電磁法的實(shí)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(jì)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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