主体层状材料中的离子嵌入是商用锂离子电池储能机制的基础。

近日，华中科技大学Huiqiao Li，斯坦福大学崔屹教授通过微纳加工技术，我们设计了一种以磷化锗(GeP)晶片为模型的单晶微电池器件。

文章要点

1）GeP具有黑磷样结构和大的理论容量(1914 mA h g^-1)。特别是由于其优异的导电性、较高的循环可逆性和合适的锂化电位，GeP被认为非常适合作为有前途的快速充电候选物。研究人员通过微电池装置原位观察了锂沿不同方向扩散到层状GeP晶片中的路径。

2）研究人员观察到沿之字形[010]方向比沿扶手椅[102]方向更优先的Li扩散路径，表现出高达7.0的强烈的面内扩散各向异性。GEP的层间Li扩散系数为3.4*10^-7 cm^-2 s^-1，比石墨片的2.4*10^-7 cm^-2 s^-1快1 000多倍，表明GEP是一种很有潜力的快速充电材料。

本征扩散过程的可视化和量化策略为快速充电电池的高通材料筛选提供了坚实和科学的指导。

参考文献

Zeng et al., Visualizing fast interlayer anisotropic lithium diffusion via single crystal microbattery, Matter (2022)

DOI：10.1016/j.matt.2022.08.003

https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.08.003