基于开尔文探针技术的磷酸铁锂表面势研究

磷酸锰铁锂正极材料改性研究进展文志朋;潘凯;韦毅;郭佳文;覃善丽;蒋雯;吴炼;廖欢【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2024(13)3【摘要】正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一,直接影响电池的能量密度、循环寿命、倍率性能及安全性能。

橄榄石型LiMnFePO4具有能量密度高、成本低、环境友好、安全稳定等优点,被认为是一种很有前途的锂离子电池正极材料。

然而,LiMnFePO4具有橄榄石结构磷酸盐基化合物电子电导率低、Li+一维扩散速率慢等固有缺陷,严重阻碍了其在高性能锂离子电池中的大规模应用。

如何提升LiMnFePO4的导电子/离子性能,是当前需要解决的关键问题。

本文全面综述了LiMnFePO4正极材料的结构特征、合成方法及其导电性能提升的研究进展,着重介绍了表面包覆、形貌控制和离子掺杂等方法对提升LiMnFePO4正极材料导电性能的效果及其作用机理,虽然上述三类改性方法均可一定程度地优化材料颗粒间电子/离子传输路径,实现LiMnFePO4正极材料导电性能的提升。

但是单独采用这些方法依然难以从根本上解决LiMnFePO4导电性差的问题。

为进一步提升LiMnFePO4正极材料的综合性能,本文在总结当前研究进展的基础上,对LiMnFePO4未来的研究思路和发展方向进行了展望。

提出了通过杂原子掺杂优质碳材料包覆、短b轴形貌控制以及离子掺杂等方法联合改性的策略。

该策略有望进一步提升LiMnFePO4正极材料的导电性能,获得高容量、高倍率、高稳定性的LiMnFePO4正极材料。

【总页数】18页(P770-787)【作者】文志朋;潘凯;韦毅;郭佳文;覃善丽;蒋雯;吴炼;廖欢【作者单位】广西产研院新型功能材料研究所有限公司;广西大学;广东省科学院化工研究所【正文语种】中文【中图分类】O646.54【相关文献】1.磷酸钒锂与磷酸铁锂正极材料改性研究进展2.磷酸钒锂正极材料的合成与改性研究进展3.探讨眼科手术后干眼症采用普拉洛芬联合玻璃酸钠治疗的临床效果分析4.磷酸锰铁锂正极材料制备与改性研究综述5.动力型磷酸铁锂正极材料改性的研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

开尔文原子力显微镜探针功函数开尔文原子力显微镜（Kelvin probe force microscope, KPFM）是一种用于表面电荷分布和功函数测量的高分辨率显微镜。

它在纳米尺度上能够准确测量材料表面的功函数变化，为研究材料的电子结构和表面性质提供了重要的工具。

本文将从深度和广度两个方面对开尔文原子力显微镜探针功函数进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章。

“开尔文原子力显微镜探针功函数”这一主题是当前表面科学和纳米技术领域的热点研究内容。

通过使用开尔文原子力显微镜，可以实现对材料表面电荷状态、功函数分布等重要参数的高分辨率测量，这对于材料科学、物理学以及新能源材料的研究具有重要的意义。

让我们从理论基础开始，了解什么是开尔文原子力显微镜探针功函数。

开尔文原子力显微镜是通过测量表面力效应来研究表面电荷状态和功函数分布的一种显微镜技术。

它利用原子力显微镜的探针和电势探测器来实现对样品表面电荷分布的测量，并且能够直接测量样品表面的功函数。

这种技术的发展，为研究表面物理和材料科学提供了一种全新的手段。

我们需要了解开尔文原子力显微镜探针功函数的核心原理和关键技术。

在开尔文原子力显微镜中，探针的尖端被加上金属涂层，利用金属与样品之间的接触电势差测量样品表面的功函数。

通过调节探针和样品之间的距离，可以实现对样品表面功函数的准确测量。

还可以利用开尔文原子力显微镜的扫描模式，实现对样品表面电荷状态和功函数分布的高分辨率成像，从而获得关于样品表面电子结构和性质的重要信息。

在实际应用中，开尔文原子力显微镜探针功函数已经被广泛应用于材料科学、纳米技术和半导体器件的研究领域。

利用开尔文原子力显微镜探针功函数可以对太阳能电池、光电器件等新能源材料的电荷分布和功函数进行准确测量，为这些材料的优化设计和性能改进提供重要的参考。

在纳米材料和纳米器件的研究中，开尔文原子力显微镜探针功函数也发挥了重要作用，为研究人员提供了对材料表面电子结构和性质的全新认识。

磷酸铁锂电池正极材料表界面性质的分子模拟磷酸铁锂电池（LiFePO4电池）因其高能量密度，长寿命、稳定性和安全性而备受青睐，成为近年来新兴动力电池市场的主角之一。

而电池正极材料是电池中最重要的组成部分之一，可直接影响电池性能。

因此，对磷酸铁锂电池正极材料表界面性质的分子模拟研究，对电池性能提升和优化具有重要意义。

1. 磷酸铁锂电池正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）是一种具有优异电化学性能的锂离子电池正极材料。

其晶体结构为正交晶系，具有立方相和单斜相两种形态。

该材料形成的电极具有高能量密度、长寿命、优异的热稳定性和安全性能，因此得到广泛应用。

2. 正极材料表界面性质的研究意义电池正极与电解质之间的表界面性质是电池性能的重要因素之一。

表界面性质包括晶界、facet界面表面能、表面化学计量比和手性等方面。

了解磷酸铁锂电池正极材料的表界面性质，可以对电池性能的优化和改进提供指导和思路。

3. 磷酸铁锂电池正极材料表界面性质的分子模拟分子模拟是一种有效的研究表界面性质的方法。

分子模拟可对体系进行数字化模拟，将分子的结构和相互作用引入计算，对材料的物理属性、反应动力学和电学性质等进行分析。

在磷酸铁锂电池正极材料中，分子模拟可用于模拟其表面能、晶界、手性和表面化学计量比等方面的性质。

4. 分子模拟方法的选择分子模拟可采用量子力学计算、分子力学计算和蒙特卡罗模拟等多种方法，其中分子力学计算在磷酸铁锂电池正极材料表界面性质研究中占据重要地位。

分子力学方法建立分子间相互作用的统计力学描述，通过引入势能函数和能量最小化算法，模拟分子在不同条件下的热力学性质。

5. 磷酸铁锂电池正极材料表界面性质的分子模拟最新研究进展现有的研究表明，磷酸铁锂电池正极材料的表界面性质受晶界、facet界面表面能、表面化学计量比和手性等因素影响。

同时，电极材料内部缺陷、杂质及其浓度分布等因素也可影响分子模拟结果。

近年来，学者们利用分子动力学模拟和纳米粒子模拟技术，对磷酸铁锂电池正极材料的表界面性质进行了深入研究。

磷酸铁锂正极材料的晶体结构及电化学性能研究磷酸铁锂（LiFePO4）是一种具有良好电化学性能的正极材料，广泛应用于锂电池领域。

磷酸铁锂的晶体结构和电化学性能一直是研究的热点之一。

通过对磷酸铁锂正极材料的晶体结构及其电化学性能展开深入研究，可以为提高锂电池的性能和稳定性提供重要的理论和实验依据。

首先，磷酸铁锂的晶体结构是研究的基础。

磷酸铁锂属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数为a=10.335 Å，b=6.002 Å，c=4.693 Å。

在磷酸铁锂的晶体结构中，铁原子被八面体配位的氧原子包围，磷原子位于八面体的中心。

通过X射线衍射、透射电镜等手段可以对磷酸铁锂的晶体结构进行表征和分析。

其次，磷酸铁锂的电化学性能是研究的重点。

磷酸铁锂具有高比容量、循环稳定性好等优点，但其导电性较差，限制了其在高功率应用中的表现。

因此，研究人员通过合成掺杂物、表面包覆等方法对磷酸铁锂进行改性，以提高其导电性和循环性能。

磷酸铁锂的电化学性能主要通过循环伏安曲线、恒流充放电测试、交流阻抗谱等技术进行表征和评价。

此外，磷酸铁锂材料的晶体结构与电化学性能之间存在着密切的关系。

晶体结构的缺陷、杂质等会直接影响材料的电子传输性能和离子扩散性能，进而影响电化学性能。

因此，研究人员需要深入探讨磷酸铁锂的晶体结构与电化学性能之间的内在联系，为进一步提高磷酸铁锂材料的性能提供理论指导。

让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，对于锂电池领域具有重要意义。

通过深入研究磷酸铁锂的晶体结构与电化学性能，可以为提高锂电池的能量密度、循环寿命、安全性等方面提供重要的理论支持，推动锂电池技术的发展。

希望未来能有更多的研究人员加入到磷酸铁锂正极材料的研究中，共同推动锂电池技术的进步与发展。

开尔文探针测试原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠开尔文探针测试原理。

你说这开尔文探针测试啊，就像是一个神奇的侦探，专门去探究那些微小的电学秘密。

想象一下，它就像一个超级敏锐的小神探，在微观世界里跑来跑去，寻找着各种线索呢！开尔文探针测试的核心，其实就是测量接触电位差。

这接触电位差啊，就好像是不同材料之间的一种特殊“暗号”。

通过这个“暗号”，我们就能了解到材料的各种特性啦。

比如说，它能告诉我们材料的功函数，这功函数就像是材料的一个独特“身份证”，让我们能一下子认出它来。

那它是怎么工作的呢？简单来说，就是把一个探针轻轻地放在材料表面上，就像温柔地抚摸一样。

然后呢，这个探针就开始和材料进行“交流”啦。

它会检测到各种微小的电信号，然后把这些信号传递回来，让我们知道材料里面都藏着哪些秘密。

你可别小看了这个小小的探针，它可厉害着呢！它能检测到非常微小的电位差，就像能察觉到蚂蚁在地上爬一样。

而且啊，它还特别准确，就像一个神枪手，一枪一个准儿。

咱再说说这开尔文探针测试的应用吧。

那可真是广泛得很呐！在半导体领域，它就像是一个得力助手，帮助工程师们了解半导体的性能，让那些小小的芯片变得更加强大。

在材料研究中，它也能发挥大作用，帮助科学家们找到更好的材料，让我们的生活变得更加美好。

比如说，要是没有开尔文探针测试，我们的手机可能就不会这么智能，电脑可能也不会这么快。

它就像是一个幕后英雄，默默地为我们的科技进步贡献着力量。

哎呀，说了这么多，你是不是对开尔文探针测试原理有了更深的了解呢？反正我是觉得这玩意儿真的太神奇啦！它就像一个隐藏在微观世界里的宝藏，等待着我们去挖掘。

所以啊，大家可别小瞧了这些看似普通的科学技术，它们说不定哪天就能给我们带来巨大的惊喜呢！这开尔文探针测试不就是个很好的例子嘛！你说是不是呢？原创不易，请尊重原创，谢谢!。

开尔文探针测试酶分子表面电势
开尔文探针测试酶分子表面电势是一种用于测量蛋白质分子表面
电位的技术，它可以用来分析活性酶的难易程度以及催化反应的过程。

该方法是由基因组学家Alfred G. Vanderberghe发明的，他在1992
年发表了他的研究。

开尔文探针测试是一种快速、半定量的方法，可
以根据表面电势来评估活性酶的活性水平。

通过使用不同的离子溶液，可以测量表面电位。

该方法的基本原理是，当酶分子表面上的正负电
荷不对称时，就会产生一个程度不同的电势，这就是我们所说的表面
电势。

在测量酶表面电势的实验中，开尔文探针可以用来检测表面电势
的变化。

它也可以用来调控活性酶的活性水平，通过调节水的pH值以
改变酶表面电荷对称性，从而改变其表面电势。

此外，开尔文探针测
试还可以用来评估药物靶标蛋白质的性能。

例如，它可以检测抗癌药
物与相应蛋白质的相互作用情况，以及如何改变药物的活性水平。

另外，开尔文探针测试还可以用来检测表面电势的变化以及活性
酶的活性水平。

它也用于估计药物能否有效作用靶标蛋白质，以及能
否增强作用靶标蛋白质的活性水平。

此外，它还可以用来测量表面活
性剂以及活性酶表面的亲和力。

总之，开尔文探针测试酶分子表面电势是一种快速、半定量的测
量技术，可以用来快速准确测量活性酶的活性水平，以及抗癌药物与
靶标蛋白质之间的相互作用情况。

它有助于我们了解蛋白质的表面特性，进而可以指导未来的药物开发工作。

开尔文探针测试酶分子表面电势
开尔文探针测试酶分子表面电势是一种研究酶活性的重要方法，
主要通过测试其表面电势来实现。

它可以对蛋白质表面上各类特定化
学官能团的位点进行精细定位，从而把握催化反应过程中酶-底物之间
位点间力学动力学，进而认识蛋白质结构及调控酶活性。

开尔文探针测试酶分子表面电势的方法有：使用分子动力学模拟、X射线衍射或电化学技术。

通过测定酶分子表面电势，可以获得传统技
术无法得到的关于原子表面环境的定量信息。

除此之外，它还能有效
测量蛋白质表面上水分子的分布及活性，以及蛋白质与离子溶剂之间
的相互作用。

开尔文探针测试酶分子表面电势是一种高灵敏度的测试技术，可
以提供有关酶活性的定量信息。

它能有效对比各类酶分子表面的单体
状态差异，更进一步确定出活性差异的原因。

在实验室中，主要采用基于分子动力学模拟的开尔文探针测试酶
分子表面电势方法进行实验。

通过构建网格模型，预先计算表面电势
的最大值，并将得到的数据应用到不同的实验任务中。

除此之外，还
可以用电化学技术来测量酶分子表面电势和相关亲电性参数。

在开尔文探针测试酶分子表面电势过程中，新用户可以获取腹膜
型糖蛋白分子表面电势值，从而更容易地获得具体的定量信息。

此外，如果酶分子表面电势值与酶-底物之间的亲电作用所构成的氢键相关，
则可以更好地分析催化过程中的表面热力学力学。

总而言之，开尔文探针测试酶分子表面电势是一种可靠的研究酶
活性的方法，可以有效的获取较多的信息，进而发掘蛋白质结构及其
调控酶活性的机制。

扫描开尔文探针原理今天来聊聊扫描开尔文探针原理的事儿。

不知道你有没有注意过这样一个生活现象，就是冬天的时候，你穿着毛衣，当你脱毛衣的时候，会听到噼里啪啦的声音，有时候甚至还能看到小火花。

这其实就是静电现象的一种体现，这和扫描开尔文探针的原理有点关系呢。

扫描开尔文探针主要是用于测量材料表面的功函数。

那功函数是什么呢？简单来说，就是电子想要从材料里面跑出来，得克服一定的能量障碍，这个能量障碍的大小就是功函数。

打个比方吧，材料就好比是一个封闭的果园，里面的电子就像是果园里的果子。

而这个功函数呢，就像是果园的围墙高度。

电子要离开果园就必须越过这道围墙，围墙越高，代表功函数越大。

扫描开尔文探针是怎么测量这个功函数的呢？这就要说到电场的作用了。

它主要是通过利用一个悬浮的探针，这个探针靠近被测量的材料表面的时候，由于材料表面功函数和探针功函数不同，会产生电场。

当给这个电场施加一个外部偏压，使得电场为零的时候，这个偏压的值就和材料与探针之间功函数的差值有关了。

有意思的是，我一开始也不明白为什么这个小探针能这么精确的测量。

我就去查阅了很多资料，发现这里面涉及到许多电学的理论知识。

比如说，涉及到电荷的分布，电场力的平衡状态等理论。

实际应用方面，在腐蚀研究中就会用到扫描开尔文探针。

因为不同的金属表面发生腐蚀时，会伴随着电子的“流失”或者“获得”，这就会改变金属表面的功函数，通过扫描开尔文探针就能检测到这种变化，从而来研究腐蚀过程。

不过我也得承认我的认知还是存在局限性。

比如说关于一些更复杂材料的功函数测量，我知道可能会受到更多因素的影响，像材料的晶体结构、表面粗糙度这些，但是具体是怎么影响的，我还有待学习。

说到这里，你可能会问：这种测量方法有什么注意事项吗？其实是有的，比如说环境湿度就可能会影响测量结果，如果环境太潮湿，就有可能改变材料表面的电学性质，导致测量不准。

扫描开尔文探针原理的理解对我们还是很有用的，不仅仅是在科学研究方面，像在工业材料表面检测这种实际应用场景里也是非常有价值的。

磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的研究进展磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的研究进展锂离子电池是现代电子产品中最常用的电池之一，其高能量、高比能力、长寿命和环保等特点，使得其应用范围越来越广泛。

锂离子电池由负极和正极组成，因此正极材料的性能对电池的能量密度、功率密度、循环寿命等方面都有着关键的影响。

磷酸铁锂作为一种新型的锂离子电池正极材料，其具有结构稳定、容量高、寿命长等优点，在锂离子电池研究领域发挥着重要作用。

本文将围绕磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的研究进展展开讨论。

一、磷酸铁锂的基本性质磷酸铁锂（LiFePO4）是一种具有嵌锂过程的锂离子电池正极材料，其晶体结构属于层状结构。

磷酸铁锂的电化学性能稳定，安全性好，具有很高的比容量和长寿命等特点，因此被广泛应用于电动工具、电动车等领域。

二、磷酸铁锂与其他锂离子电池正极材料的比较1、与钴酸锂的比较钴酸锂是当前锂离子电池中使用最广泛的正极材料之一，其具有高能量密度、较高的循环寿命和优秀的高温性能等特点。

但是，钴酸锂的成本高、资源稀缺且存在环境污染问题，因此其替代材料备受关注。

相比之下，磷酸铁锂的成本低、资源丰富且无毒、可回收等环保优势。

而且，磷酸铁锂具有比容量高、循环寿命长、高比功率、安全性好等特点，因此被广泛认为是一种具有广阔应用前景的正极材料。

2、与锰酸锂和三元材料的比较锰酸锂和三元材料是锂离子电池中常用的正极材料，锰酸锂具有高比能力、成本低的优势，但其循环寿命较低；三元材料则具有较高的能量密度、循环寿命和安全性等优点，但其制备过程复杂，成本高。

相比之下，磷酸铁锂具有更高的比容量、更长的循环寿命和更好的安全性，是一种替代锰酸锂和三元材料的新型正极材料。

三、磷酸铁锂制备方法的研究进展1、固相法固相法制备磷酸铁锂是最早的方法之一，其操作简便、制备工艺成熟、产品质量稳定，因此得到了广泛应用。

但是，固相法制备的磷酸铁锂容易出现分布不均匀、晶体尺寸大小不一的问题，从而影响磷酸铁锂的电化学性能。

ZnO表面光伏行为的Kelvin探针表征半导体功能材料表面与界面光伏行为的研究是与太阳电池、发光材料、光催化、微/纳米光电子器件、光敏传感器等研究领域密切相关的,是表面和界面科学的前沿课题。

对于具有光电互换功能的材料或器件来说,研究其光电活性与光伏行为性质的内在关系,以及影响微观光伏行为的结构与机制,对于新材料和新器件的开发与应用来说至关重要。

近年来,具有低维结构的材料被引入使得大多数光电功能器件的光电活性与性能显著提高。

研究光电功能材料,特别是微/纳米功能材料及其所构建的光电功能器件中表面与界面的光伏行为,是探讨其工作机理的基础,这也为设计电子或光电子器件及进一步优化器件体系的性能提供理论与实验依据。

本文通过利用英国KP Technology公司制造的扫描Kelvin探针系统表征不同形貌结构ZnO的光伏行为。

首先,综述了光电功能材料关于电子功函数与光伏行为的基础知识。

接着,关于Kelvin探针在实验操作上提供了方便可行地进行仪器调试与准确测量的实验方法,以及测量结果修正的计算公式;分析了基底上生长稀疏微/纳米结构材料时,基底的表面电子功函数与稀疏微/纳米结构材料表面电子功函数是怎样影响Kelvin探针的测量结果,进而推导出了准确测量基底上稀疏微/纳米结构材料表面电子功函数的理论计算公式和实验方法;根据产生表面光电压的两种机制,建立了表面光电压与Kelvin探针测量结果之间的定量关系,并提供了测量表面光电压的实验方法。

最后,用CVD 方法在不同条件下制备了不同形貌与结构的ZnO样品和相关物理性质表征,用Kelvin探针对ZnO样品的电子功函数与表面光伏行为及衰减演化过程进行了跟踪测量,得出了CVD法制备的ZnO中,ZnO的表面电子功函数随蒸发区温度升高而减少、ZnO表面光电压的绝对值随着蒸发区温度升高而增大的结论;通过对ZnO样品表面光电压衰减演化过程测量数据的分析,得出了ZnO中不同的局域能级捕获的被激发光电子对稳定表面光电压有很大的贡献,以及ZnO中局域能级分布等相关的物理性质。

利用扫描开尔文探针显微镜观察薄膜光电器件能级排布刘继翀;唐峰;叶枫叶;陈琪;陈立桅【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2017(033)010【摘要】Understanding the energy band alignment across multiple layers in thin-film optoelectronic devices is extremely important because it governs elementary optoelectronic processes,such as charge carrier generation,separation,transport,recombination and collection.This monograph summarizes recent progress in visualization of energy band alignment in thin-film optoelectronic devices,such as organic solar cells (OSCs) and organic-inorganic perovskite photodetectors from our group by using scanning Kelvin probe microscopy (SKPM).Since active layers are enclosed by the top and bottom electrodes in vertically stacked devices,it is highly challenging to study the energy band alignment under operando conditions.Thus,cross-sectional SKPM has been developed to resolve this challenge.The results demonstrated that the interlayer was one of the most important factors for adjusting energy band alignment,determining device polarity and improving device performance.The characterization methods described in this monograph are poised to be widely applied to research in various thin-film optoelectronic devices,such as photovoltaicdevices,photodetectors and light-emitting diodes (LEDs),especially those devices with tandem structures.%薄膜光电器件的能级结构直接决定了载流子的产生、分离、传输、复合和收集等微观动力学过程,从而决定了器件性能.因此准确获取器件能级结构,是深入理解器件工作机制、推动器件技术革新的重要科学依据.此专论系统地介绍了本课题组利用扫描开尔文探针显微镜(SKPM)表征薄膜光电器件如有机太阳能电池、有机-无机钙钛矿光探测器等器件中界面能级结构的工作.垂直型薄膜器件中的活性材料层被顶电极与底电极封闭,通常难以直接在器件工况下测量其中的界面能级排布,我们发展了横截面SKPM技术来解决这一难题.研究表明,界面层是调控器件能级结构、决定器件极性、提高器件性能的重要手段.本文介绍的表征技术有望在各种薄膜光电器件,诸如光伏器件、光探测器、发光二极管,尤其是各种叠层构型器件的研究中展现出广阔的应用前景.【总页数】10页(P1934-1943)【作者】刘继翀;唐峰;叶枫叶;陈琪;陈立桅【作者单位】中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所国际实验室,中国科学院纳米科学卓越中心,江苏苏州215123;中国科学院大学,北京100049;中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所国际实验室,中国科学院纳米科学卓越中心,江苏苏州215123;中国科学院大学,北京100049;中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所国际实验室,中国科学院纳米科学卓越中心,江苏苏州215123;中国科学技术大学化学系,合肥230026;中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所国际实验室,中国科学院纳米科学卓越中心,江苏苏州215123;中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所国际实验室,中国科学院纳米科学卓越中心,江苏苏州215123【正文语种】中文【中图分类】O647【相关文献】1.世界光电器件和集成光电器件发展扫描 [J], 赵梓森2.铜铅合金的扫描开尔文探针显微镜研究 [J], 周强;谢中;王祝盈;陈小林;王岩国3.利用铁电薄膜研究体异质结型有机光伏器件的光电流极性 [J], 李博4.基于扫描开尔文探针力显微镜的金属中局部氢分布测试方法研究 [J], 顾超华;朱盛依;郑津洋;李炎华;张林;骆承法;花争立5.AZ91D镁合金电偶腐蚀的扫描开尔文探针原位表征 [J], 肖葵;董超芳;魏丹;李晓刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

氧分压调控氧化铜薄膜生长及其表面功函数研究
杨文宇;付红
【期刊名称】《人工晶体学报》
【年(卷),期】2023(52)1
【摘要】本文采用反应磁控溅射法制备p型二元铜氧化物半导体薄膜,通过氧气流量调节实现Cu_(2)O、CuO和Cu_(4)O_(3)薄膜的可控生长。

所制备薄膜的形貌
与结构分别利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及拉曼光谱进行表征。

经紫外可见分光光度计测量可知,Cu_(2)O、CuO和Cu_(4)O_(3)薄膜的带隙分别为2.89 eV、1.55 eV和2.74 eV。

为进一步研究Cu_(2)O、CuO和Cu_(4)O_(3)薄膜的表面物理性质,基于Kelvin探针力显微镜(KPFM)技术直接测量了薄膜样品与探针尖端间
的接触电位差(V_(CPD)),结果表明Cu_(2)O、CuO和Cu_(4)O_(3)薄膜的表面功函数都随着温度的升高而呈现逐渐减小的趋势。

【总页数】8页(P117-124)
【作者】杨文宇;付红
【作者单位】宁德师范学院数理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB383;O484
【相关文献】
1.铝合金表面腐蚀诱导的表面微纳结构与电子功函数的关联性研究
2.第一性原理研究贵金属Co、Rh、Ir的表面能和表面功函数
3.取向生长TiO₂阵
列薄膜的致密度和薄膜电阻调控研究4.薄膜LAPW方法的基函数研究与吸附系统功函数5.电场调控范德华异质薄膜能隙的第一性原理研究:单层SiC沉积在表面氢化的BN薄膜上
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锂离子电池材料常用表征技术在锂离子电池发展的过程当中，我们希望获得大量有用的信息来帮助我们对材料和器件进行数据分析，以得知其各方面的性能。

目前，锂离子电池材料和器件常用到的研究方法主要有表征方法和电化学测量。

电化学测试主要分为三个部分：（1）充放电测试，主要看电池充放电性能和倍率等；（2）循环伏安，主要是看电池的充放电可逆性，峰电流，起峰位；（3）EIS交流阻抗，看电池的电阻和极化等。

1、成分表征（1）电感耦合等离子体（ICP）用来分析物质的组成元素及各种元素的含量。

ICP-AES可以很好地满足实验室主、次、痕量元素常规分析的需要；ICP-MS相比ICP-AES是近些年新发展的技术，仪器价格更贵，检出限更低，主要用于痕量/超痕量分析。

Aurbac等在研究正极材料与电解液的界面问题时，用ICP研究LiC0O2和LiFePO4在电解液中的溶解性。

通过改变温度、电解液的锂盐种类等参数，用ICP测量改变参数时电解液中的Co和Fe含量的变化，从而找到减小正极材料在电解液中溶解的关键[1]。

值得注意的是，若元素含量较高（例如高于20%），使用ICP检测时误差会大，此时应采用其他方式。

（2）二次离子质谱（SIMS）通过发射热电子电离氩气或氧气等离子体轰击样品的表面，探测样品表面溢出的荷电离子或离子团来表征样品成分。

可以对同位素分布进行成像，表征样品成分；探测样品成分的纵向分布Ota等用TOF—SIMS技术研究了亚硫酸乙烯酯作为添加剂加到标准电解液后，石墨负极和LiC0O2正极表面形成SEI膜的成分[2]。

Castle等通过SIMS探测V2O5在嵌锂后电极表面到内部Li+的分布来研究Li+在V2O5中的扩散过程[3]。

（3）X射线光子能谱（XPS）由瑞典Uppsala大学物理研究所Kai Siegbahn教授及其小组在20 世纪五六十年代逐步发展完善。

X射线光电子能谱不仅能测定表面的组成元素，而且还能给出各元素的化学状态信息，能量分辨率高，具有一定的空间分辨率（目前为微米尺度）、时间分辨率（分钟级）。

锂离子电池磷酸铁锂正极材料重点技术的专利分析作者：***来源：《科技创新导报》2022年第01期摘要：磷酸铁锂（LiFePO4）为橄榄石结构，是一种常见的锂离子电池正极材料，其理论比容量为170mAh/g，工作电压为3.2V，电子导电率为10-10～10-9S/cm。

本文主要以锂离子电池磷酸铁锂正极材料的相关专利申请作为研究对象，对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的掺杂技术和包覆技术的专利文献进行分析。

通过分析，总结锂离子电池磷酸铁锂正极材料掺杂技术和包覆技术领域的专利发展情况，期望为该领域的技术研发和技术布局提供一定的参考。

關键词：锂离子电池正极阴极磷酸铁锂 LiFePO4掺杂包覆专利磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料，其电子传导率和离子传导率均比较低，导致其倍率性能较差;另外，磷酸铁锂的低温性能也较差。

目前对磷酸铁锂正极材料改进的方法主要包括掺杂[1]、包覆[2]、调控形貌[3]和材料纳米化[4]等。

下面主要对专利文献中磷酸铁锂的掺杂技术和包覆技术进行分析和梳理。

1、磷酸铁锂掺杂技术脉络梳理在磷酸铁锂掺杂技术中，根据掺杂位置不同，分为Li位掺杂、Fe位掺杂、P位掺杂和O 位掺杂。

另外，根据掺杂位置的多少包括单个位置掺杂和多个位置掺杂，其中多个位置掺杂包括2个位置掺杂（Li+Fe、Li+P、Li+O、Fe+P、Fe+O、P+O）、3个位置掺杂（Li+Fe+P、Li+Fe+O、Li+P+O、Fe+P+O）和4个位置掺杂（Li+Fe+P+O）。

表1中列出各个位置掺杂元素的部分种类。

在单个位置掺杂中，代表文献包括：在CN101264874A专利申请中，周葛亮在实施例1和3中分别制备得到Na0.01Li0.99FePO4和K0.005Li0.995FePO4正极材料;通过Na和K对Li位掺杂，提高磷酸铁锂材料的导电率。

在CN102104148A专利申请中，张沛龙等制备得到LiFe1-x Re x PO4正极材料，其中，Re为稀土元素;通过稀土元素对Fe位掺杂，使磷酸铁锂的晶格参数和晶胞结构发生变化，从而提高磷酸铁锂材料的倍率性能。

Kelvin探针测量介质表面电位的原理及方法武汉大学电气工程学院高电压与绝缘创新团队二〇一五年十月Kelvin探针测量技术最早由Lord Kelvin于1898年提出，是一种用来测量真空或者空气中金属表面电子溢出功（表面功函）的方法。

Kelvin探针采用振动电容的方法，可以在距离金属表面一定距离的位置通过探针的振动测定金属表面的自由能，因此也称之为振动电容技术或者非接触参比电极技术。

1932年，Zisman 对其进行了改造，用于测量表面物理中的接触电位差，在表面物理学科中已经得到了广泛的应用[1]。

Kelvin探针技术可以在不接触待测试品表面的情况下，测定其表面的电位及电位分布，该技术对试品表面状态微小变化极为敏感，测量精度很高[2]。

并且，该技术已由初期的静态Kelvin探针体系发展到扫描Kelvin探针体系，可以做出三维电势分布图。

该技术在美国、西欧、日本、澳大利亚等国家都有了一定的发展，当前国际上包括英国、德国、美国、日本等已有多家公司生产并出售商用的Kelvin探针系统，各项相关技术已经发展成熟，为了使得测量更便捷，提高采样密度和速度，广泛使用了扫描式Kelvin探针[3-6]。

例如英国KP Technology公司生产的Scanning Kelvin Probe搭配了三维步进电机系统，电机在空间步进精度达到了0.4μm，探针的电位分辨率精度达到1mV，图1-1给出了该公司生产的一款大气环境扫描Kelvin探针系统示意图和实物图。

值得一提的是，中国科学院海洋研究所的王佳研究员等人近年来也自主研发了Kelvin探针系统，主要用于大气腐蚀的电位分布测试与金属腐蚀机理等方面的研究，填补了国内在这一领域的研究空白[7]。

目前，Kelvin探针技术的应用已经较为广泛，主要应用在测量材料的表面功函数、材料的光电性质研究、气体传感、各种化学现象研究等领域。

图1-1 扫描Kelvin探针示意图与实物图2.1 测量原理简述Kelvin 探针测量材料表面电势采用的其实就是常用的静电容法和补偿归零技术[2][8]。