原位電化學表征原理、方法及應用

第1章電化學原位X射線技術1
1.1原位X射線衍射1
1.1.1原理與實驗裝置2
1.1.2觀察循環(huán)過程中的結構和形態(tài)演變7
1.2原位X射線光電子能譜8
1.2.1原理與實驗裝置8
1.2.2觀察電極界面反應9
1.3原位X射線熒光顯微鏡12
1.3.1基本原理12
1.3.2觀察硫和多硫化物的分布13
1.4原位X射線反射14
1.4.1原理與實驗裝置15
1.4.2觀察金屬硅化物薄膜界面的鋰化16
1.5原位X射線斷層掃描19
1.5.1原理與實驗裝置19
1.5.2觀察鋰化過程中的形態(tài)演變和化學成分的變化21
1.6原位X射線吸收光譜22
1.6.1原理與實驗裝置23
1.6.2觀察化學成分變化引起容量衰減24
1.6.3區(qū)別各種氧化態(tài)24
1.6.4篩選多功能黏合劑26
1.7原位X射線拉曼散射26
1.7.1原理與實驗裝置27
1.7.2觀察石墨電極電子結構變化28

第2章電化學原位傅里葉紅外光譜31
2.1原位傅里葉變換紅外光譜31
2.1.1原理與實驗裝置32
2.1.2觀察薄膜電極動態(tài)行為33
2.1.3研究初始充電過程中的溶劑化/去溶劑化34
2.1.4研究添加劑的還原34
2.2原位顯微鏡傅里葉變換紅外反射光譜38
2.2.1原理與實驗裝置39
2.2.2研究電解液還原產(chǎn)物40
2.3原位偏振調(diào)制傅里葉變換紅外光譜43
2.3.1原理與實驗裝置43
2.3.2研究非水電解質(zhì)在LiCoO2薄膜電極上的電化學氧化行為45

第3章電化學原位磁共振技術47
3.1原位核磁共振波譜47
3.1.1原理與實驗裝置47
3.1.2對鋰微結構生長的量化分析49
3.2磁共振成像52
3.2.1原理與實驗裝置52
3.2.2實時識別枝晶生長位置55
3.3電子順磁共振波譜58
3.3.1原理與實驗裝置58
3.3.2研究循環(huán)過程中自由基氧物種的形成過程59
3.4穆斯堡爾光譜技術64
3.4.1原理與實驗裝置64
3.4.2研究電子環(huán)境對材料結構的影響66

第4章電化學原位光學技術67
4.1光學顯微鏡67
4.1.1原理與實驗裝置67
4.1.2觀察鋰枝晶的生長70
4.2多光束光學應力傳感器76
4.2.1原理與實驗裝置76
4.2.2實時應力評估77

第5章電化學原位拉曼光譜78
5.1原理與實驗裝置78
5.2評估循環(huán)過程中產(chǎn)生的應力79
5.3觀察SEI的形成和組成79
5.4判斷活性材料對電化學過程的貢獻程度以及斷開粒子的確切位置82

第6章電化學原位紫外-可見光譜84
6.1原理與實驗裝置84
6.2觀察多硫化物的濃度85

第7章電化學原位掃描探針技術91
7.1原位原子力顯微鏡91
7.1.1原理與實驗裝置91
7.1.2在鋰離子電池負極材料研究中的應用92
7.1.3在鋰離子電池正極材料研究中的應用92
7.1.4在固體電解質(zhì)界面膜（SEI）中的應用93
7.2原位導電原子力顯微鏡94
7.2.1原理與實驗裝置94
7.2.2研究鋰離子在正極材料中的擴散95
7.3原位電化學應變顯微鏡97
7.3.1原理與實驗裝置97
7.3.2表征鋰離子嵌入和脫出的局部電遷移98
7.4原位掃描離子電導顯微鏡99
7.4.1原理與實驗裝置99
7.4.2測量錫和硅電極表面結構的空間不均勻性99
7.5原位掃描隧道顯微鏡100
7.5.1原理與實驗裝置100
7.5.2研究電極電導率的變化101
7.6原位探針力顯微鏡102
7.6.1原理與實驗裝置102
7.6.2研究鋰離子在石墨負極的分布103
7.7原位掃描電化學顯微鏡104
7.7.1原理與實驗裝置104
7.7.2研究鋰離子電池中硅電極的表面反應性106
7.8掃描電化學電池顯微鏡109
7.8.1原理與實驗裝置109
7.8.2研究復合電極電化學特性110

第8章電化學原位電子分析技術112
8.1原位掃描電子顯微鏡112
8.1.1原理與實驗裝置113
8.1.2觀察在使用固態(tài)電解質(zhì)的電池中鋰的沉積/溶解機制113
8.2原位透射電子顯微鏡116
8.2.1原理116
8.2.2觀察金屬鋰的電化學沉積動力學117

第9章電化學原位中子技術119
9.1原位中子衍射119
9.1.1原理與實驗裝置119
9.1.2研究Li2MnO3·LiMO2（M=Ni、Co、Mn）復合正極的容量衰減機理120
9.2原位中子反射125
9.2.1原理與實驗裝置125
9.2.2分析晶體硅的鋰化126
9.2.3觀察SEI頂部的鋰枝晶層及其粗糙度132
9.3原位中子深度剖面134
9.3.1原理與實驗裝置134
9.3.2觀測非平衡條件下鋰離子在電極中的分布狀況134
9.4原位中子散射137
9.4.1原理與實驗137
9.4.2研究電極材料電化學反應過程中相和體積的變化138
9.5原位中子照相/層析成像140
9.5.1原理與實驗裝置140
9.5.2原位中子照相/層析成像技術的應用141

第10章電化學原位重量分析技術144
10.1原位電化學石英晶體微天平144
10.1.1測試原理144
10.1.2EQCMD用于研究電極表面的界面反應145
10.2原位二次離子質(zhì)譜法147
10.2.1原理與實驗裝置147
10.2.2原位SIMS實時監(jiān)測電解液中分子的動態(tài)變化147
10.3原位差示電化學質(zhì)譜法150
10.3.1原理與實驗裝置150
10.3.2原位差示電化學質(zhì)譜法在電池表征中的應用151

第11章其他電化學原位技術154
11.1原位聲發(fā)射技術154
11.1.1原理與實驗裝置154
11.1.2原位聲發(fā)射技術的應用155
11.2原位電化學膨脹技術159
11.2.1原位電化學膨脹技術原理159
11.2.2原位電化學膨脹技術的應用159

參考文獻163