在近年来,原位和操作同步辐射高分辨率高分辨率X射线衍射(HR-PXRD)实验已被认为是公开主要相互作用和原发性吸附位点的强大工具[16,20-22] [16,20-22],在不断范围内[17,23,23,24] [17,23,24] [17,23,24],[17,23,26] [25,26] [25,26] [25,26] [25,26] [25,26] [25,26] [25,26] [25,26] [25,26] [25,26] [25,26] [25,22][15,16,27,28]尽管有这些示例,但到目前为止获得的信息仅限于来宾分子的定位和宿主框架的修改。直到最近,[16,17,29]为建模和了解整个吸附过程,包括吸附等温线的结构。然而,这种方法尚未扩展到极限,超出了晶体结构的确定,宿主 - 具型相互作用的描述和来宾定量,以研究其他特性,例如吸附过程的热力学。在这项工作中,我们表明可以从如今的pxrd Data
清洁能源工程中心 (C2E2) 材料处理数据中心 (CMPD) 3D 材料异质增材打印科学中心 (SHAP3D) 柯林斯航空系统先进材料中心 康涅狄格州先进计算中心 (C3) 康卡斯特安全创新卓越中心 硬件和嵌入式系统安全与信任中心 (CHEST) Synchrony Financial 网络安全卓越中心 VoTeR:投票技术研究中心 康涅狄格州应用分离技术中心 (CCAST) 康涅狄格州交通研究所 (CTI) 康涅狄格州先进路面实验室 (CAP Lab) 康涅狄格州培训和技术援助中心 康涅狄格州交通安全研究中心 (CTSRC) 企业解决方案中心 康涅狄格州制造业模拟中心 (CMSC) 安静角落创新集群 (QCIC) 概念验证中心 (POCC) 康涅狄格州制造业资源中心 (CMRC) Eversource 能源中心 (EEC) IN-situ/Operando 电子显微镜 (InToEM) 国家海底航行器技术研究所 (NIUVT)普惠增材制造创新中心 普惠先进系统工程研究所 代达罗斯空军研究实验室 先进制造研究 (AFRL-RAM) 逆向工程制造检测与无损评估 (REFINE) 康涅狄格大学 赛默飞世尔科技先进显微镜和材料分析中心 (CAMMA)
电极中的界面不稳定性控制着锂离子电池的性能和寿命。虽然阳极上固体电解质界面(SEI)的形成引起了很多关注,但仍然缺乏对阴极上阴极 - 电解质界面(CEI)形成的阳极界面。为了填补这一空白,我们通过利用Operando数字图像相关性,阻抗光谱和冷冻X射线光电学光谱镜来报告有关磷酸锂,LifePo 4阴极的动态变形。Lifepo 4阴极在LIPF 6,LICLO 4或LITFSI中循环。在第一个周期之后,锂离子插入导致电化学菌株与(DIS)递送的状态之间几乎线性相关,而与电解质化学无关。但是,在LIPF 6中的第一个电荷 - 含有电解质的第一个电荷期间,在阳极电流上升开始时有明显的不可逆的正应变演化,并且在4.0V左右的电流衰减。阻抗研究表明,在相同的潜在窗口中表面阻力的增加,表明在阴极上形成了CEI层。CEI层的化学性质的特征是X射线光电子光谱。LIF,在第一个充电期间,电压以高于4.0 V的电压出现。我们的方法为阴极电极上CEI层的形成机理提供了新的见解,这对于为高性能电池开发可靠的阴极和电解质化学物质至关重要。
提高电池的性能和效率是使电动汽车更广泛采用和有效使用间歇性可再生能源的关键。但是,这种增强需要对控制电池在整个寿命中控制电池功能的基本机制的监视,并提高监视。不幸的是,从电池密封到生命的末期,它们仍然是一个“黑匣子”,我们对商用电池健康状况的了解仅限于当前(i),电压(V),温度(t),阻抗(R)测量,在使用过程中,在使用中,在使用量和模块的情况下,对电池和型号不足的型号和不足的型号进行了过度稳定。尽管Operando表征领域并不是什么新鲜事物,但能够在现实条件下跟踪商业电池性能的技术的出现已经解锁了一系列化学,热和机械数据,这些数据有可能彻底改变新的和使用的锂离子设备的开发和利用策略。In this Review, we examine the latest advances in non-destructive characterization techniques, including electrical sensors, optical fibres, acoustic transducers, X-ray-based imaging and thermal imaging (infrared camera or calorimetry), and their potential to improve our comprehension of degradation mechanisms, reduce time and cost, and enhance battery performance throughout their three main life stages: during the manufacturing process, during their utilization and,最后,在他们生命的尽头。
大多数实心电解质(SES)对于全稳态电池(ASSB)应用有望具有狭窄的电化学稳定性窗口。1因此,当采用高能量密度电极材料(例如锂金属阳极)时,观察到寄生电解质侧反应。2因此,必须确定这种反应引发哪些电势并形成哪种化学物质作为分解产物(导致固体电解质相间,SEI)很重要。在这项研究中,引入了一种新的Operando实验方法,以通过使用硬X射线使用光电子光谱来研究此类反应。这种实验方法使我们能够调查埋在薄金属膜(例如6 nm镍(镍)中,它部分透明的电子)充当工作电极。使用基于硫化物的LI 6 PS 5 Cl固体电解质证明了这种方法的可行性。实验表明,侧反应已经开始为1.75 V(Vs li + /li),导致相当大的Li 2 s形成,尤其是在电压范围内1.5-1.0 V. SEI的异构 /分层微观结构,观察到了SEI的异质 /分层微观结构(例如,Prefinential Li 2 O和当前收藏家附近的Li 2 S沉积物)。还观察到了侧反应的可逆性,因为在2-4 V电势窗口中分解了Li 2 O和Li 2 S,产生了氧化的硫种类,亚硫酸盐和硫酸盐。实验方法有望在动态条件下用于各种固体电解质和电流收集器组合的电解质分解反应。
使用可充电锂金属阳极的电化学电池对工作温度和电堆压力很敏感。目前的理解通常假设温度驱动锂金属表面化学的变化,而电堆压力影响阳极形态。在本研究中,我们为这些假设提供了量化证据,并提出了指导理解温度和压力对锂金属电池动力学影响的机制。除了压力与力学、温度与动力学的直接耦合之外,我们还探讨了温度对电池力学和电堆压力对电池化学的可能影响。我们使用一系列原位和非原位技术研究了基于 LiDFOB 盐的电解质成分。温度和压力依赖性电池行为的机理映射将有助于开发改进的锂金属电池。© 2022 作者。由 IOP Publishing Limited 代表电化学学会出版。这是一篇开放获取的文章,根据知识共享署名 4.0 许可证(CC BY,http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)的条款发布,允许在任何媒体中不受限制地重复使用作品,只要对原始作品进行适当的引用。[DOI:10.1149/1945-7111/ac91a9]
我们正在寻找两个博士生来开发新的高能量阴极材料。第一个位置的重点是实验工作(综合和表征),第二个位置是计算材料设计。博士学位1:学生将使用水电/溶剂/热/机械化学方法进行靶向阴极材料的合成,并进行全面的表征(包括加拿大光源的操作数)和电化学分析。先前的高级表征方法经验和电化学分析方法将是一种资产。博士学位2:学生将采用计算材料设计工作,采用原子和电子结构建模方法来评估提高锂离子存储和扩散特性的先进掺杂策略。以前在计算材料研究方面的经验以及对电化学能源材料的熟悉度将是一种资产。MSC的化学,物理,化学工程或材料科学与工程领域的毕业生都鼓励采用相关背景。也可以考虑出色的BSC/Beng毕业生。如果有兴趣,请发送(下面给出电子邮件)您的简历和成绩单(非官方副本很好)向DeMopoulos教授(对于位置1)或Bevan教授(对于位置2)。电子邮件:george.demopoulos@mcgill.ca; kirk.bevan@mcgill.ca
Moniek Tromp 目前担任材料化学系主任,其研究重点是原位光谱技术在催化和材料研究中的开发和应用,包括燃料电池、电池、光化学等……重点是 X 射线光谱技术。这些技术应用于基础或工业上感兴趣的过程和材料,为正确的设计和机制提供了前所未有的见解。她担任过许多重要的国家和国际职务,例如荷兰资助机构(科学领域)董事会成员、荷兰女教授网络 (LNVH) 主席、欧洲青年科学院 (YAE) 主席、青年科学院科学咨询结构 (YASAS) 和欧洲科学院政策科学咨询 (SAPEA)(欧盟委员会的科学咨询机制)的主席和董事会成员。因此,她在国家和国际层面的管理和政策方面都非常有影响力。她目前担任科学与工程学院工程主任和泽尔尼克先进材料研究所研究主任(共有 40 名首席研究员,约 300 名员工),这进一步体现了她的领导才能。作为顶尖化学部门的科学负责人,她为荷兰政府提供建议,尤其是创新和行业政策。
WP 9.0:协调 WP 9.1:能源应用材料的创新合成 T9.1.1. 提高材料催化效率的策略 T9.1.2. 具有改进的化学物理性质的材料工程 T9.1.3. 超分子和混合纳米结构系统的自组装 T9.1.4. 在非标准、恶劣和极端条件下操作的材料 T9.1.5. 多功能、复合和低维材料 WP 9.2:可持续材料的高效制备 T9.2.1. 绿色制备协议和材料 T9.2.2 可回收材料的设计策略 T9.2.3 循环经济方法中先进材料开发和使用的 LCA 和新规定 WP 9.3:能源应用材料的新生产工艺 T9.3.1 创新制造、纳米制造和固结工艺 T9.3.2表面功能化、界面处理、阵列 T9.3.3 延长材料寿命的处理方法 WP 9.4:材料特性和测试 T9.4.1:先进的结构和形态表征技术 T9.4.2:光学、电化学、电子特性 T9.4.3:磁、热和传输特性 T9.4.4:材料的原位、原位表征和测试 WP 9.5:材料开发的高级计算模型 T9.5.1 用于预测材料结构和特性的计算方法和建模 T9.5.2 用于提高材料效率和性能的高级计算方法 WP 9.6 传播和通信
摘要 在 Pt 3 Ti(111) 合金表面生长的高度有序氧化钛薄膜被用于纳米 W 3 O 9 团簇的受控固定和尖端诱导电场触发的电子操控。根据操作条件,产生了两种不同的稳定氧化物相 z'-TiO x 和 w'-TiO x 。这些相对 W 3 O 9 团簇的吸附特性和反应性有很大的影响,这些团簇是在超高真空条件下 WO 3 粉末在复杂的 TiO x /Pt 3 Ti(111) 表面上热蒸发形成的。发现物理吸附的三钨纳米氧化物是位于金属吸引点上的孤立单个单元或具有 W 3 O 9 封盖的六边形 W 3 O 9 单元支架的超分子自组装体。通过将扫描隧道显微镜应用于 W 3 O 9 –(W 3 O 9 ) 6 结构,单个单元经历了尖端诱导还原为 W 3 O 8 。在高温下,观察到大型 WO 3 岛的聚集和生长,其厚度被严格限制为最多两个晶胞。这些发现推动了使用操作技术在表面上实现模板导向成核、生长、网络化和功能分子纳米结构的电荷状态操控的进展。