纳米硅−石墨复合电极是一种可提高锂离子电池循环寿命和能量密度的有效途径。然而，复合电极结构的表征由于电极组分和纳米级颗粒直径的不均匀混合而变得复杂，这低于大多数实验室仪器的横向和深度分辨率。

近日，美国国家可再生能源实验室（NREL）Sang-Don Han报道了一种新颖的基于实验室的扫描探针显微镜方法，通过对比电极组件的电学性质来研究纳米级分辨率的复合电极微结构。

文章要点

1）通过对探针力和扫描面积的精细控制，探头可以机械地将材料磨掉，从而揭示出下面的微结构。重复测量可以实现复合电极层的高分辨率电阻率映射，这些复合电极层通过插值合并以构建表示复合电极内识别的不同成分相的体积。

2）这种实验方法为研究粘结剂−颗粒分散、电极微观结构和电化学循环后的电阻率演变等现象提供了一个相对高通量、纳米尺度的复合电极表征的机会。此外，对于合金化电极材料和插层电极材料，通过应用有限的锂化方案，可以通过测量锂插入引起的颗粒/团聚电阻率下降来研究和量化局部锂化动力学。

3）研究人员将该技术应用于硅基复合负极，结果表明石墨、氧化硅纳米颗粒、炭黑和LiPAA粘结剂都很容易根据其固有的电学性质加以区分，测得的电阻率与它们的已知材料性质非常吻合。

这项技术为下一代复合电极及其在LIBs内的结构演变和退化的未来多尺度研究增加了实验套件。

Caleb Stetson, et al, Three-Dimensional Mapping of Resistivity and Microstructure of Composite Electrodes for Lithium-Ion Batteries, Nano Lett, 2020

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c03074

https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03074