清华大学张强团队Adv. Mater.：能源材料的冷冻电镜分析

图一 冷冻电镜在能源材料分析方面的研究总结

图二 冷冻电镜样品制备流程图

(a) 使用Ga离子切片获得体相材料的截面区域，并用冷冻FIB进行显微表征；
(b) 使用冷冻FIB将体相材料切成薄片，后转移至冷冻TEM中进行表征；
(c) 在TEM栅网中原位沉积或生长纳米材料，后在冷冻TEM中进行表征。

图三 Li枝晶的原子级分辨

(a) 室温条件下，Li枝晶在电子剂量率≈500e A⁻² s⁻¹下辐照1 s和电子剂量率≈50e A⁻² s⁻¹连续辐照10 min后的TEM；
(b) Li金属的原子级分辨冷冻TEM；
(c) Li枝晶的冷冻TEM和相应的选区电子衍射图像，以及择优生长取向统计。

图四 SEI的化学成分

(a) 标准电解质和有FEC添加的电解质中金属Li表面SEI的高分辨TEM；
(b) 在EC/DEC电解质中沉积Li的冷冻TEM和EELS能谱。

图五 SEI的结构表征

(a) EC/DEC电解液质添加LiNO₃后，Li金属表面形成的SEI的冷冻TEM及其相应的结构示意图；
(b) 褶皱石墨烯笼的冷冻TEM及其相应的SEI示意图。

图六 Li利用与SEI化学成分之间的关系

(a) Li枝晶的冷冻TEM以及分别在EC/DEC电解质和含10% FEC的电解质中的典型形成、剥离和再沉积示意图；
(b) 在不同的电解质中，剥离后残余的Li的冷冻TEM和示意图。

图七 SEI纳米结构演变

(a) 循环后，在炭黑电极表面形成的不同类型的SEI的示意图和冷冻TEM；
(b) CuO上形成的SEI纳米结构在不同电压下的冷冻TEM及演变示意图。

图八 正极电解质中间相

(a) 镀Li后铜表面CH₃OCO₂Li保护涂层的冷冻TEM；
(b) 循环50次后，LiNi_0.5Mn_1.5O₄颗粒上CEI的冷冻TEM；
(c) Li-S电池中SPAN阴极的冷冻TEM以及相应的选区衍射图像。

图九 XEDS和EELS能谱分析

(a) 两类Li枝晶的冷冻STEM以及相应的EELS元素mapping和低损耗EELS能谱；
(b) 冷冻STEM揭示了含硫的活性多孔碳和不含硫的非活性多孔碳的元素分布。

图十 冷冻FIB进行微结构表征

(a) 商用Li箔和沉积的Li切片后的截面冷冻FIB；
(b) 导电衬底上的超薄氧化物(Al₂O₃)人造SEI的示意图及截面表征。

图十一 冷冻电镜在二次电池领域的研究前景