原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用

第1章電化學(xué)原位X射線技術(shù)1
1.1原位X射線衍射1
1.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置2
1.1.2觀察循環(huán)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)和形態(tài)演變7
1.2原位X射線光電子能譜8
1.2.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置8
1.2.2觀察電極界面反應(yīng)9
1.3原位X射線熒光顯微鏡12
1.3.1基本原理12
1.3.2觀察硫和多硫化物的分布13
1.4原位X射線反射14
1.4.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置15
1.4.2觀察金屬硅化物薄膜界面的鋰化16
1.5原位X射線斷層掃描19
1.5.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置19
1.5.2觀察鋰化過(guò)程中的形態(tài)演變和化學(xué)成分的變化21
1.6原位X射線吸收光譜22
1.6.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置23
1.6.2觀察化學(xué)成分變化引起容量衰減24
1.6.3區(qū)別各種氧化態(tài)24
1.6.4篩選多功能黏合劑26
1.7原位X射線拉曼散射26
1.7.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置27
1.7.2觀察石墨電極電子結(jié)構(gòu)變化28

第2章電化學(xué)原位傅里葉紅外光譜31
2.1原位傅里葉變換紅外光譜31
2.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置32
2.1.2觀察薄膜電極動(dòng)態(tài)行為33
2.1.3研究初始充電過(guò)程中的溶劑化/去溶劑化34
2.1.4研究添加劑的還原34
2.2原位顯微鏡傅里葉變換紅外反射光譜38
2.2.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置39
2.2.2研究電解液還原產(chǎn)物40
2.3原位偏振調(diào)制傅里葉變換紅外光譜43
2.3.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置43
2.3.2研究非水電解質(zhì)在LiCoO2薄膜電極上的電化學(xué)氧化行為45

第3章電化學(xué)原位磁共振技術(shù)47
3.1原位核磁共振波譜47
3.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置47
3.1.2對(duì)鋰微結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的量化分析49
3.2磁共振成像52
3.2.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置52
3.2.2實(shí)時(shí)識(shí)別枝晶生長(zhǎng)位置55
3.3電子順磁共振波譜58
3.3.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置58
3.3.2研究循環(huán)過(guò)程中自由基氧物種的形成過(guò)程59
3.4穆斯堡爾光譜技術(shù)64
3.4.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置64
3.4.2研究電子環(huán)境對(duì)材料結(jié)構(gòu)的影響66

第4章電化學(xué)原位光學(xué)技術(shù)67
4.1光學(xué)顯微鏡67
4.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置67
4.1.2觀察鋰枝晶的生長(zhǎng)70
4.2多光束光學(xué)應(yīng)力傳感器76
4.2.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置76
4.2.2實(shí)時(shí)應(yīng)力評(píng)估77

第5章電化學(xué)原位拉曼光譜78
5.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置78
5.2評(píng)估循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力79
5.3觀察SEI的形成和組成79
5.4判斷活性材料對(duì)電化學(xué)過(guò)程的貢獻(xiàn)程度以及斷開(kāi)粒子的確切位置82

第6章電化學(xué)原位紫外-可見(jiàn)光譜84
6.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置84
6.2觀察多硫化物的濃度85

第7章電化學(xué)原位掃描探針技術(shù)91
7.1原位原子力顯微鏡91
7.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置91
7.1.2在鋰離子電池負(fù)極材料研究中的應(yīng)用92
7.1.3在鋰離子電池正極材料研究中的應(yīng)用92
7.1.4在固體電解質(zhì)界面膜（SEI）中的應(yīng)用93
7.2原位導(dǎo)電原子力顯微鏡94
7.2.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置94
7.2.2研究鋰離子在正極材料中的擴(kuò)散95
7.3原位電化學(xué)應(yīng)變顯微鏡97
7.3.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置97
7.3.2表征鋰離子嵌入和脫出的局部電遷移98
7.4原位掃描離子電導(dǎo)顯微鏡99
7.4.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置99
7.4.2測(cè)量錫和硅電極表面結(jié)構(gòu)的空間不均勻性99
7.5原位掃描隧道顯微鏡100
7.5.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置100
7.5.2研究電極電導(dǎo)率的變化101
7.6原位探針力顯微鏡102
7.6.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置102
7.6.2研究鋰離子在石墨負(fù)極的分布103
7.7原位掃描電化學(xué)顯微鏡104
7.7.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置104
7.7.2研究鋰離子電池中硅電極的表面反應(yīng)性106
7.8掃描電化學(xué)電池顯微鏡109
7.8.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置109
7.8.2研究復(fù)合電極電化學(xué)特性110

第8章電化學(xué)原位電子分析技術(shù)112
8.1原位掃描電子顯微鏡112
8.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置113
8.1.2觀察在使用固態(tài)電解質(zhì)的電池中鋰的沉積/溶解機(jī)制113
8.2原位透射電子顯微鏡116
8.2.1原理116
8.2.2觀察金屬鋰的電化學(xué)沉積動(dòng)力學(xué)117

第9章電化學(xué)原位中子技術(shù)119
9.1原位中子衍射119
9.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置119
9.1.2研究Li2MnO3·LiMO2（M=Ni、Co、Mn）復(fù)合正極的容量衰減機(jī)理120
9.2原位中子反射125
9.2.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置125
9.2.2分析晶體硅的鋰化126
9.2.3觀察SEI頂部的鋰枝晶層及其粗糙度132
9.3原位中子深度剖面134
9.3.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置134
9.3.2觀測(cè)非平衡條件下鋰離子在電極中的分布狀況134
9.4原位中子散射137
9.4.1原理與實(shí)驗(yàn)137
9.4.2研究電極材料電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中相和體積的變化138
9.5原位中子照相/層析成像140
9.5.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置140
9.5.2原位中子照相/層析成像技術(shù)的應(yīng)用141

第10章電化學(xué)原位重量分析技術(shù)144
10.1原位電化學(xué)石英晶體微天平144
10.1.1測(cè)試原理144
10.1.2EQCMD用于研究電極表面的界面反應(yīng)145
10.2原位二次離子質(zhì)譜法147
10.2.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置147
10.2.2原位SIMS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電解液中分子的動(dòng)態(tài)變化147
10.3原位差示電化學(xué)質(zhì)譜法150
10.3.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置150
10.3.2原位差示電化學(xué)質(zhì)譜法在電池表征中的應(yīng)用151

第11章其他電化學(xué)原位技術(shù)154
11.1原位聲發(fā)射技術(shù)154
11.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置154
11.1.2原位聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用155
11.2原位電化學(xué)膨脹技術(shù)159
11.2.1原位電化學(xué)膨脹技術(shù)原理159
11.2.2原位電化學(xué)膨脹技術(shù)的應(yīng)用159

參考文獻(xiàn)163