透射电子显微镜研究锂离子电池材料有进展

透射电子显微镜 (TEM) 是高空间分辨下观察材料微观结构的有力手段之一。在高空间分辨率下（小于0.1纳米）探测材料的物理化学性质，解决凝聚态物理中的具体问题已经成为当代科学技术发展的必然趋势。由于受到物镜的一系列像差特别是其中球差的限制，传统的电子显微镜很难在亚埃尺度直接成像。提高分辨率的手段主要依赖于复杂的图像处理和计算。在上个世纪末首台球差校正器问世之后，球差校正电子显微技术得到了广泛应用，使得在亚埃尺度的高空间分辨率下直接获取结构信息成为可能。然而透射电镜仍然面临的一个重要技术难关是：由于轻元素（如：氢、锂、硼、碳、氮、氧等）的电子散射截面相对较小，传统的成像方法几乎不能直接分辨出轻原子的空间位置。

利用先进的球差校正扫描透射环形明场成像技术（STEM-ABF），直接在正极材料LiFePO4中观察到锂离子，并对实验条件与像衬度的关系进行了系统地讨论（Mater. Express 1, 43-50, 2011）。他们首次在部分充电的LiFePO4中观测到了锂离子的隔行脱出，类比于石墨中存在的“阶”的现象。

这一发现与之前提出的相边界推移、核壳结构等各类反应模型均不一致，对于深入认识这一材料的储锂机制以及“阶现象”具有重要意义。该结果发表后，为Malik Rahul等发表在Nature Mater. (10, 587-590, 2011)上的理论计算所支持。