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　　6月20日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦的第十一屆“中國國際電池技術(shù)交流會(huì)”在深圳會(huì)展中心開幕。本次交流會(huì)以“動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池”為主題，重點(diǎn)關(guān)注了電池應(yīng)用領(lǐng)域。全球50多位電池業(yè)界頂級(jí)專家亮相交流會(huì)并發(fā)表了主題演講，來自50多個(gè)國家和地區(qū)的800多名行業(yè)專家、學(xué)者和企業(yè)家與會(huì)。圖為來自加拿大Canadian Light Source公司,Jigang Zhou先生在CIBF2014中國國際電池技術(shù)交流會(huì)上發(fā)表主題演講。

　　Jigang Zhou：

　　X射線分為軟射線和硬射線，軟射線一般是指50～2000EV，50EV可以研究鋰，2000EV可以研究很多過度金屬。吸收譜可以用來研究表界面。碳的吸收譜是唯一的對(duì)應(yīng)技術(shù)，它具有非常強(qiáng)的化學(xué)敏感性。為什么軟射線的吸收譜能夠研究電池的表界面？這里有一個(gè)很重要的因素，就是當(dāng)軟X射線做吸收譜的時(shí)候，我們不需要破壞結(jié)構(gòu)就得到了表界面的信息，因?yàn)楫?dāng)X光跟物質(zhì)和被測(cè)的東西作用的時(shí)候，我們可以同時(shí)得到兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)是對(duì)于表面敏感的電子信號(hào)，一個(gè)是對(duì)體相敏感的光學(xué)信號(hào)，所以當(dāng)我們的報(bào)告說到吸收譜的時(shí)候我們同時(shí)會(huì)告訴你兩個(gè)信息。

　　另外一個(gè)是吸收譜的成像，它最重要的關(guān)鍵點(diǎn)是把X光光學(xué)聚焦以后到納米尺度對(duì)樣品表面進(jìn)行掃描，然后會(huì)得到一個(gè)成像，成像的每一個(gè)像素得到吸收譜，這樣就得到了化學(xué)成像。我個(gè)人對(duì)吸收譜成像比較感興趣，因?yàn)楫?dāng)我們把顯微成像技術(shù)對(duì)比起來的時(shí)候，它最后是有優(yōu)勢(shì)的。軟X射線幾乎可以研究所有的元素，當(dāng)然我們大部分是研究3D的元素。大家做電池的知道前面這些非常的重要，研究碳、氮、氟、鋰所有這些。我過去是做電池的，但是到加拿大以后就沒有做過電池了，所有這些都是跟別人合作的。

　　我們看鋰酸錳氧，錳的體相吸收譜很少，雖然我們可以做到，但是這個(gè)很費(fèi)時(shí)。在對(duì)比完全放電和滿充電的兩種狀態(tài)，我們可以看到它的體相幾乎是保持四價(jià)錳不變，和化學(xué)原理接近。但是它的表面敏感和體相是有區(qū)別的，區(qū)別在于新的峰以及這個(gè)峰向低能的移動(dòng)，這個(gè)移動(dòng)是和充放電有關(guān)的。需要強(qiáng)調(diào)的是，這種實(shí)驗(yàn)可以獲得太多信息，不僅僅是化學(xué)，實(shí)際上還有錳的吸收譜，3D電子鈦的密度等。3D鈦對(duì)于動(dòng)力學(xué)的性能非常重要，這也是我們需要與計(jì)算機(jī)行業(yè)深入合作的東西。

　　然后是鎳譜，我們看它的體相很有意思，滿充電的時(shí)候會(huì)成四價(jià)電，而放電的時(shí)候會(huì)變成二價(jià)電。

　　在復(fù)合材料中，很多人認(rèn)為石墨烯可以提高導(dǎo)電性，我們承認(rèn)這一點(diǎn)，但是從吸收譜來看，除了導(dǎo)電性提高之外，磷酸鐵鋰自己的導(dǎo)電性和電子導(dǎo)電性都提高了。通過與復(fù)合的磷酸鐵鋰比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者吸收譜的變化是一樣的，而吸收譜混合了化學(xué)信息和電子信息。我們認(rèn)為造成導(dǎo)電性提高的主要原因是石墨烯和磷酸鐵鋰之間有化學(xué)介。通過做碳的吸收譜，我們用成像技術(shù)來論證碳、氧、磷酸鐵鋰之間的成像是不是影響了它的特性。我們用碳譜推算出石墨烯哪一塊成像作用強(qiáng)，哪一塊成像作用弱，對(duì)于部分磷酸鐵鋰石墨烯材料，我們可以驗(yàn)證其中鐵的化學(xué)鈦，肯定有一些地方是三價(jià)鐵多一些，有一些地方是二價(jià)鐵多一些，這樣我們就得到了鐵的特性。

　　在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，幾微米乘幾微米的結(jié)果中會(huì)包含幾十萬個(gè)像素，每個(gè)像素就是一個(gè)吸收譜，所以我們可以獲得幾十萬個(gè)碳的成像化學(xué)信息，并進(jìn)行很好的統(tǒng)計(jì)分析。在做了鐵譜和碳譜后，我們選擇三價(jià)鐵和二價(jià)鐵多的地方取碳譜出來看，發(fā)現(xiàn)三價(jià)鐵多的地方成像會(huì)更強(qiáng)。這種方法也可以用來研究相變。

　　最后看一下碳工藝復(fù)合在CNT上，通常是用很薄的一層硅在CNT上，我們比較關(guān)注的是材料為什么會(huì)有比較好的性能，以及化學(xué)介是怎么變的。在與別人的交流中，我們認(rèn)為X射線是非常強(qiáng)的。而吸收譜是一種非常直觀的技術(shù)，在有化學(xué)介的情況下譜一定會(huì)發(fā)生變化。

　　碳譜和氧譜成為復(fù)合材料后的變化就能解釋硅和碳之間的化學(xué)介。它的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于殼結(jié)構(gòu)，因此硅氧碳的界面是被硅層覆蓋住了，硅層的吸收譜是看不到硅氧的。在它的吸收譜中，我們也能看到硅氧聚合物的長度等信息。

　　謝謝大家。