不互溶Cu-Li体系中的电化学固态非晶化:尺寸至关重要
材料科学
2018-05-22 v1
摘要
作为典型的不互溶二元体系,铜(Cu)与锂(Li)在正常情况下不发生合金化与化学混合。利用Cu与Li不互溶性的一个显著例子是Cu箔作为锂离子电池阳极集流体的广泛应用。本文表明,纳米尺度尺寸效应可在调控Cu化学活性及其与Li的互溶性方面发挥微妙而关键的作用,使得当Cu纳米颗粒尺寸减小至超小范围时,此类不互溶体系中会发生电化学合金化与固态非晶化。这一反常观察通过对单个CuO纳米线在透射电子显微镜(TEM)内电化学锂化过程的原位研究实现。锂化时,CuO纳米线首先被电化学还原形成离散的超小Cu纳米晶,其出乎意料地可进一步发生电化学锂化,形成非晶CuLix纳米合金。原位TEM实时动态观察揭示存在一个临界晶粒尺寸(约6 nm),低于该尺寸结晶Cu纳米颗粒可被连续锂化与非晶化。电子能量损失谱表明,在非晶CuLix纳米合金中存在从Li到Cu的净电荷转移。另一引人入胜的发现是Cu-Li体系中的非晶合金现象是可逆的,这体现为原位观察到电子束诱导的所形成非晶CuLix纳米合金的去锂化。
引用
@article{arxiv.1805.07551,
title = {Electrochemical solid-state amorphization in the immiscible Cu-Li system: Size matters},
author = {Muhua Sun and Jiake Wei and Zhi Xu and Qianming Huang and Yu Zhao and Wenlong Wang and Xuedong Bai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.07551},
year = {2018}
}
备注
14 pages,4 figures