第一作者：M. Kühne, F. Börrnert
通讯作者：Jurgen H. Smet, Ute Kaiser,
通讯单位：德国马普固体研究所、德国乌尔姆大学
研究亮点：
1. 实现了低压原位TEM对双层石墨烯中锂离子可逆插层和排列的实时观测。
2. 发现了锂原子在双层石墨烯片层中间形成多层超致密的密堆积有序结构，有利于更大的锂储存容量。
为什么要研究这个课题？
碳材料是最常用的锂离子可逆插层宿主材料之一，为为电化学储能奠定了基础。然而，工作状态下锂在这些碳宿主材料上的排列，鲜为人知，而这恰恰又是深入理解电化学储能机理，提高电化学储能性能的重要参考。
难点在哪里？
原位TEM特别不适合轻质元素，尤其是Li的表征。主要是因为Li元素的低散射横截面不利于接收电子，而且锂元素极易受到电子撞击导致损伤。
成果简介
有鉴于此，德国德国马普固体研究所Jurgen H. Smet团队和德国乌尔姆大学Ute Kaiser团队发展了一种低压原位TEM，实现了对双层石墨烯中锂离子可逆插层和排列的实时观测。
图1. 器件示意图和工作原理
研究人员以又长又窄的双层石墨烯片层为研究对象，在电化学电池远程插层中发现，锂原子在双层石墨烯片层中间形成多层超致密的密堆积有序结构。这表明，这种超致密有序结构使得锂储存容量远超LiC6结构，而LiC6是目前为止在体相石墨中观测到的最致密的结构。研究团队利用球差和色差矫正实现对比度和分辨率的提高，显微镜测试结果与EELS和DFT计算保持一致。
总之，这项研究揭示了一种全新的锂离子储存机理，表明了二维材料在提高锂电池容量方面的巨大优势。
图2. 原位TEM测试
图3. DFT计算
图4. Li晶体生长
参考文献：
M. Kühne, F. Börrnert, Ute Kaiser, JurgenH. Smet et al. Reversible superdense ordering of lithium between two graphenesheets. Nature 2018.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0754-2
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1. 已确定出席的专家名单及报告内容（持续更新中……）
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（3）杨光：电池材料的透射电镜研究介绍
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