AS | 合工大宋晓辉团队在纳米硫锂化原位成像研究中取得重要进展

背景: 锂硫电池作为高能量密度储能体系，其硫正极在电化学循环中涉及复杂的相变与体积变化，而常规原位透射电子显微镜观察往往受到电子束辐照效应的干扰，导致本征电化学反应机制难以精准区分。研究目的: 合肥工业大学宋晓辉团队通过解耦电子束辐照与电化学驱动力，系统探究高能电子束对硫纳米颗粒锂化动力学的影响，并首次观测到由电子束诱导引发的“爆炸式”锂化现象，旨在为原位表征建立关键基准线。结论: 研究发现，在常温下电子束局部热效应促使Li2O分解产生锂，导致硫纳米颗粒在数秒内发生高达8300%的体积膨胀，反应速率达19312 nm² s⁻¹，远超传统电化学循环。通过原位冷冻电镜与分子动力学模拟证实热效应是主导因素，同时捕捉到晶态硫向非晶Li2S的快速相变及定向空腔形成。该成果揭示了极端能量刺激下的动力学行为，为正确区分电池材料本征反应与电子束损伤伪影提供了方法论指导，并有助于理解锂硫电池的热失控机制。