《【Journal of the American Chemical Society】动态影像诊断:原位电镜技术破解极端温度下EV电池失效机制》

  • 来源专题:新能源汽车
  • 编译者: 王晓丽
  • 发布时间:2025-05-27
  • 【研究机构】

    康奈尔大学(Cornell University)

    【研究人员】?

    Yao Yang?(化学与化学生物学助理教授,项目负责人)?

    Erik Thiede?(化学与化学生物学助理教授,数据分析算法开发)?

    Sungin Kim?(韩国世宗科学研究员)?Valentin Briega-Martos?(博士后研究员)

    【研究内容】?

    目标?:开发极端温度下电动汽车(EV)锂电池失效的诊断方法,解决低温(-50°C)导致充电困难、高温(300°C)引发材料分解的问题。?技术突破?:首创?原位电化学透射电子显微镜(Operando EC-TEM)?,实时拍摄电池材料在温度变化下的动态反应(如铜枝晶生长)。结合?三电极电化学电路?与?双电极温控系统?,实现全温度范围的定量分析。Thiede团队开发?机器学习算法?,处理TB级显微影像数据,揭示材料非均匀性生长机制。?

    延伸应用?:设计纳米催化剂,将碳排放转化为可持续液体燃料。推动绿色制氢技术发展。

    【成果与发表】

    论文《Operando Heating and Cooling Electrochemical 4D-STEM Probing Nanoscale Dynamics at Solid-Liquid Interfaces》于2025年5月23日发表于?《Journal of the American Chemical Society》?(DOI: 10.1021/jacs.5c05005)

    【意义】

    为极端气候下的EV电池安全快充提供理论支持,并推动能源材料与碳中和研究。

  • 原文来源:https://phys.org/news/2025-05-pictures-movies-ev-battery-failure.html
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    • 编译者:王晓丽
    • 发布时间:2024-10-11
    • 康奈尔大学的研究人员通过将一对扭曲的分子结构融合在一起,创造出了一种多孔晶体,这种晶体可以吸收锂离子电解质,并通过一维纳米通道将其顺利传输--这种设计可能会带来更安全的固态锂离子电池。 该研究小组的论文 Supramolecular Assembly of Fused Macrocycle-Cage Molecules for Fast Lithium-Ion Transport 发表在 Journal of the American Chemical Society 上。 该项目由康奈尔大学工程系材料科学与工程助理教授、论文的资深作者Yu Zhong领导,他的实验室专门从事 "软 "材料和纳米级材料的合成研究,这些材料可以推动能源存储和可持续发展技术的发展。 研究报道了一种由融合大环笼分子组装而成的新型超分子多孔晶体。 该分子由一个棱柱形笼子和三个径向连接的大环组成。 这些分子形成了具有一维(1D)纳米通道的纳米多孔晶体。 这种超分子多孔晶体可以吸收锂离子电解质,离子电导率高达 8.3 × 10-4 S/cm。 结构分析和密度泛函理论计算显示,高效的锂离子电解质吸收、一维纳米通道的存在以及锂离子与晶体之间的微弱相互作用,使得锂离子能够快速传输。 研究结果证明了融合大环笼分子作为离子传导分子晶体新设计图案的潜力。 原文链接:Yuzhe Wang, Kaiyang Wang, Qing Ai, Stephen D. Funni, Ashutosh Garudapalli, Qiyi Fang, Suin Choi, Gangbin Yan, Shayan Louie, Chong Liu, Jun Lou, Judy J. Cha, Jingjie Yeo, Zexin Jin, and Yu Zhong.Journal of the American Chemical Society 2024 146 (37), 25433-25438DOI: 10.1021/jacs.4c08558
  • 《【Journal of the American Chemical Society】熔融分子可以作为更安全锂离子电池的基石》

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    • 编译者:王晓丽
    • 发布时间:2024-10-08
    • 康奈尔大学的研究人员通过将一对扭曲的分子结构融合在一起,创造出了一种多孔晶体,它可以吸收锂离子电解质,并通过一维纳米通道将其顺利传输--这种设计可能会带来更安全的固态锂离子电池。 该团队的论文 "Supramolecular Assembly of Fused Macrocycle-Cage Molecules for Fast Lithium-Ion Transport "发表在 Journal of the American Chemical Society上。 该项目由实验室专门从事软性和纳米级材料的合成研究,这些材料可以推动能源存储和可持续发展技术的发展。  在传统的锂离子电池中,离子是通过液态电解质流动的。 但液态电解质会在电池的阳极和阴极之间形成尖锐的树枝状突起,导致电池短路,在极少数情况下还会发生爆炸。 固态电池会更安全,但这也带来了自身的挑战。 离子在固体中移动较慢,因为它们面临的阻力更大。 研究人员希望设计出一种多孔的新晶体,让离子可以通过某种途径移动。 这条通道必须平滑,锂离子与晶体之间的相互作用要弱,这样离子才不会粘在一起。 晶体需要容纳足够多的离子,以确保高浓度的离子。 论文研究了一种由融合大环笼分子组装而成的新型超分子多孔晶体。 该分子由一个棱柱形笼子和三个径向连接的大环组成。 这些分子形成了具有一维纳米通道的纳米多孔晶体。 这种超分子多孔晶体可以吸收锂离子电解质,离子电导率高达 8.3 × 10-4 S/cm。 结构分析和密度泛函理论计算显示,高效的锂离子电解质吸收、一维纳米通道的存在以及锂离子与晶体之间的微弱相互作用,使得锂离子能够快速传输。 研究结果证明了融合大环笼分子作为离子传导分子晶体新设计图案的潜力。 原文链接: Yuzhe Wang et al, Supramolecular Assembly of Fused Macrocycle-Cage Molecules for Fast Lithium-Ion Transport, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c08558