纳米尺度探测二维 SnSe MXene 电池负极的液固界面
材料科学
2025-11-14 v1
摘要
理解锂离子电池中的退化过程对于提升长期性能和推进可持续能源技术至关重要。由于锡的高理论容量，硒化锡 (SnSe) 已成为一种有前景的负极材料。与传统的基于嵌入的电极不同，SnSe 与锂发生转化和合金化反应生成 Li4.4Sn、Sn 和 Li2Se，实现了高锂存储，但引发了导致机械不稳定和容量衰减的大体积变化。将 SnSe 纳米颗粒嵌入 Ti3C2Tx MXene 框架提供了一种通过增强导电性和结构韧性来缓解这些效应的策略。在此，冷冻聚焦离子束 切片与观察揭示了循环过程中渐进的材料重新分布和形态转变，凸显了位点特异性化学分析的需求。对选定区域进行的冷冻原子探针断层扫描 在保持束敏相的同时提供了高空间和化学分辨率，揭示了纳米尺度退化机制，包括相变、活性物质的部分溶解，以及重要的是，首次直接证明了铜腐蚀和铜离子从集流体向电极的迁移。对铜重新分布的观察表明，集流体的退化直接导致了复合电极中的化学污染和容量衰减。cryo FIB 和 cryo APT 共同提供了一个强大的工作流程，用于阐明反应性、束敏系统中的电极退化，为设计更耐用、更稳定的下一代电池材料提供了关键见解。
引用
@article{arxiv.2511.10278,
title = {Probing the Liquid Solid Interfaces of 2D SnSe MXene Battery Anodes at the Nanoscale},
author = {Lukas Worch and Kavin Arunasalam and Neil Mulcahy and Syeda Ramin Jannat and James Douglas and Baptiste Gault and Valeria Nicolosi and Michele Shelly Conroy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.10278},
year = {2025}
}