石墨(mo)烯(xi)是(shi)鋰離子可逆電池的主體材料，然(ran)而使用原位透射(she)電子顯微鏡很(hen)難觀察到(dao)(dao)鋰，因此，如何(he)利用原位透射(she)電子顯微鏡觀察到(dao)(dao)鋰在(zai)石墨(mo)烯(xi)中的排列方(fang)式至(zhi)關(guan)重要。

【成果簡介】

近日，德國(guo)烏爾姆大學(xue)Ute Kaiser與馬(ma)克思.普朗克研(yan)究所Matthias Kühne（共(gong)同(tong)通訊作者）在Nature上發表題為“Reversible superdense ordering of lithium between two graphene sheets”的(de)(de)(de)(de)文章。研(yan)究人(ren)員利用(yong)原位低壓透射(she)電子顯微鏡研(yan)究鋰插入雙層(ceng)石(shi)墨烯，并使(shi)用(yong)球面和色差(cha)校正來增強(qiang)對比度和分辨(bian)率到所需水平。鋰原子在兩個(ge)碳(tan)片之間呈(cheng)現多層(ceng)密堆積順序(xu)，與該超密相相關(guan)的(de)(de)(de)(de)鋰儲存容量遠(yuan)遠(yuan)超過LiC6形成的(de)(de)(de)(de)預測值。因此，二維層(ceng)狀材料中可能存在不同(tong)的(de)(de)(de)(de)離(li)子存儲排列。

【圖文導讀】

圖一 實驗裝置及工作原理

（a）設備示意圖

（b）TEM測試期間示意性側視圖

（c）雙(shuang)層(ceng)石墨(mo)烯的電阻率(lv)ρxx兩次(ci)鋰化（L）/脫鋰循環期間原位(wei)測量

圖二 TEM表征

(a-c) 鋰化期間Li的傳播(bo)

(d-g) b圖的進(jin)一(yi)步補(bu)充

(h, i) b, g方塊(kuai)區域的放大圖示，顯(xian)示Li晶體的邊緣

圖三 DFT計算得到的Li晶體原子模型

(a, b) Li以相稱超結(jie)構排列

(c,d) 完(wan)全優化的(de)雙層(ceng)Li結構

(e, f) 完全優化(hua)的三(san)層Li結構(gou)

圖四 雙層石墨烯中Li晶體的生長

紅(hong)，綠，藍(lan)表(biao)示Li晶體的面(mian)內(nei)取向

文獻鏈(lian)接：Reversible superdense ordering of lithium between two graphene sheets(Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0754-2)

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