锂离子电池硅薄膜电极充放电形态实验研究

硅基电极材料因其比容量高、低脱锂电位和低成本等优点被认为是最具有潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。然而,硅电极在嵌锂/脱锂过程中会产生巨大的体积膨胀,从而引起电极结构的力学损伤,使其力学和电化学性能大幅度衰减,最终影响电池寿命。因此,针对硅薄膜电极在充放电过程中的变形和损伤演化行为开展研究是非常必要的。本文采用射频磁控溅射方法沉积的非晶硅薄膜作为工作电极,以CR2032型纽扣电池为原型,设计了电极可视化纽扣电池,利用激光共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscope,LSCM)系统,结合数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法对硅薄膜电极在嵌锂/脱锂过程中的全场变形进行在线测量。基于实验数据中电极应变场和荷电状态(State of Charge,SOC)的关联关系,分析了硅电极在充放电过程中的力电耦合效应。本文结果为进一步研究硅薄膜电极在电化学循环过程中的变形及损伤提供了实验基础,对改进和优化设计新型高性能高容量的锂离子电池具有一定意义。

植入式硅神经微电极的发展

神经科学和神经工程研究需要研究大脑神经元的电活动情况,以了解大脑产生、传输和处理信息的机制。植入式神经微电极作为一种传感器件,是时间分辨率最高的神经电活动传感手段之一。介绍了国内外几种主要的植入式硅基神经微电极的结构特点、制备方法和性能特点。分析表明,未来通过不断结构优化和改性修饰,特别是在高通量的神经记录方面,通过与同样基于硅材料的电路的集成,硅神经微电极能够进一步提高生物相容性,解决大规模的电极通道体内外传输与连接问题,实现对神经元的在体大规模长时间记录。

Electrochemical Intercalation of Sodium into Silicon Thin Film

In order to investigate the possibility of Si thin film as an anode for Na battery,we studied the electrochemical intercalation of sodium into the Si film.Amorphous Si thin film electrode was prepared using DC magnetron sputtering.Sodium ion could intercalate into Si thin film upto Na0.52Si,i.e.530mAh·g-1-Si.The first discharge capacity was 80mAh·g-1-Si,which meant reversible amount of sodium intercalation.The discharge capacity slightly decreased to 70mAh·g-1-Si after 10 cycles.