冷场球差电镜配合EELS和自主原位技术，捕捉Li离子迁移

用于TEM中对电池材料进行原位表征的电化学功能电池的设计图

A) 使用ILE电解液基的电化学反应池示意图。绿色为钛酸锂粉体，灰色部分为碳膜，黄色为金属锂负极。活性电极颗粒浸没在ILE内。

B)  在恒电流条件下，在反应池中的钛酸锂纳米颗粒的充放电曲线。

C) EELS揭示锂离子在钛酸锂纳米颗粒内的迁移路径。锂离子从开始的Li₄Ti₅O₁₂ 中的Li(8a)四面体跃迁到到中间形态，最终到Li₇Ti₅O₁₂中的Li(16c)八面体。

钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）在充放电过程中只发生两相相变（Li₄Ti₅O₁₂+3Li⁺+3e^-↔Li₇Ti₅O₁₂），且这两相的锂离子电导率非常差，但钛酸锂本身的却具有高的快充能力。原因是在Li₄Ti₅O₁₂和Li₇Ti₅O₁₂之间两相界面出富含畸变的Li-O多面体，可以加速锂离子的迁移。

研究人员通过进一步改变加载电流，还得到了不同充放电速率的电化学曲线以及相对应的原位锂离子EELS谱图，由此理解了该电池的电池快充电能力的微观工作机理，并由此建立了微观结构与宏观高倍率性能间的构效关系。

本章的第一作者是南开大学化学院的章炜研究员，使用机型为安装在美国布鲁克海文国家实验室的JEOL JEM-ARM200F冷场像差校正透射电镜。

南开大学化学学院特聘研究员，博士生导师，南开大学“百名青年学科带头人”。2006年毕业于北京科技大学材料物理系，获得学士学位。随后在中科院金属研究所固体原子像研究部叶恒强院士和杜奎研究员课题组学习像差校正电子显微学技术。2013年毕业于中科院金属所材料物理与化学专业，获得工学博士学位。2013年至2019年分别在美国布鲁克海文国家实验室和日本东京大学YuichiIkuhara课题组从事博士后研究。2019年9月入职南开大学化学学院，担任博士生导师、研究员，围绕能源储存与转化中的关键科学问题开展有价值、有推动性的基础研究。十多年来一直从事像差校正电镜的研究工作，致力于利用像差校正电镜研究各种材料内的精细结构，尤其重在开发和利用新型的原位电镜技术，从原子尺度上直接观测电池工况下的锂离子动态输运过程，揭示由此导致的晶体结构和电子状态变化，最终从本质上剖析电池工作机理。共发表研究论文27篇，其中以第一作者或共同通讯身份在Science，Nat. Commun.、Sci. Adv.、J. Am.Chem. Soc.、Phys. Rev.Lett.、Nano Lett.、Adv. Energy Mater.等国际著名期刊发表文章10篇。