Vor kurzem hat der Energieverbrauch stetig zugenommen, sowie die Bedeutung der Hochleistungs-Energiespeicher. Um eine solche Forderung, die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien zu erfüllen, die eine hohe Energiedichte, ist Haltbarkeit und Sicherheit erforderlich1,2. Um Batterien mit überlegenen Eigenschaften zu entwickeln, ist ein grundlegendes Verständnis der Speichermechanismen Energie im Akkubetrieb wesentliche3,4,5.
In Situ Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) bietet wertvolle Einblicke, wie es strukturelle und chemische Informationen während des Betriebs der Batterien3zeigen kann. Unter vielen in Situ TEM Techniken habe GLCs für die Beobachtung der Dynamik Lithiation von Nanomaterialien6,7,8,9,10,11 ,12. GLCs bestehen aus einer flüssigen Tasche abgedichtet durch zwei Graphen-Membranen, die eine tatsächliche Elektrode/Elektrolyt-Schnittstelle zur Verfügung stellen, indem verhindert die Verdunstung der Flüssigkeit im Inneren der Hochvakuum in einem TEM Spalte6,7. Die Vorteile des GLCs sind, dass sie eine hohe räumliche Auflösung und kontrastreiche Bildgebung erlauben, weil sie Elektronen transparent monatomic dick Graphen als Flüssigkeit Abdichtung Membran13,14,15 beschäftigen ,16. Außerdem kann herkömmliche TEM auf die Batterie Reaktionen zu beobachten, ohne teure in Situ TEM Inhaber anwendbar.
In diesem Text stellen wir wie die Lithiation Reaktion mit GLCs. speziell beobachtet werden kann, Elektronenbestrahlung Strahl erzeugt solvatisierte Elektronen innerhalb des flüssigen Elektrolyten und sie initiieren Lithiation von Li-Ionen von Lösungsmittel Moleküle zu trennen.
GLCs dienen auch als optimale Plattform ermöglichen die direkte Beobachtung von Nanomaterialien mit verschiedenen Morphologien, einschließlich Nanopartikel6,9, Nanoröhren7,10,11, und sogar multidimensionale Materialien12. Zusammen mit der ex-Situ TEM Analyse der Elektrodenmaterialien nach dem tatsächlichen elektrochemische Zelle Test ist es möglich, dass die hier vorgestellten GLC-System verwendet werden kann, zu untersuchen, die grundlegende Reaktionsmechanismus.
Mit solchen Vorteilen des GLCs und ex-Situ Experimente stellen wir hier detaillierte Experiment Methoden für Forscher, die bereit sind, ähnlich wie GLC Experimente durchzuführen. Die Protokolle zu decken (1) die Synthese von Zinn (IV) oxid (SnO2) Nanoröhren als typische eindimensionale nanostrukturierten Elektrodenmaterialien, 2) (4) die Leistung von einem Echtzeit-TEM der elektrochemischen Zelle Batterietest und (3) die Vorbereitung des GLC Beobachtung.