摘要：锂电池体系中负极表面固态电解质界面相(SEI)对锂电池性能起到至关重要的作用。然而,SEI结构和化学组成复杂,其形成机理至今仍未完全阐明,阻碍了锂电池的发展和应用。本文从方法学角度出发,采用表面增强拉曼光谱(SERS)“借力”策略,通过优化银纳米粒子的结构并借助其外来表面局域等离激元共振作用,开展以EC-DMC为溶剂的碳酸酯类电解液体系中SEI成膜过程的原位研究。为了确保可靠的原位SERS测试,我们设计了一种三电极体系气密拉曼电池。我们利用原位SERS方法,在纳米银电极上获得了SEI成膜过程的组成和结构信息。研究表明,SEI随电位变化呈现出双层结构,其中内层由薄且致密的无机组分构成,外层由疏松的有机组分构成。同时,研究发现LEMC是EC还原的主要成分,而不是LEDC,且金属锂参与的化学反应在形成稳定SEI中的起到关键作用。此外,锂发生沉积后,由于锂与银的合金效应导致其介电常数发生变化,从而削无法进一步增强SEI的拉曼信号。本文为深入理解负极表面SEI的形成及演变过程提供依据,并为今后开展锂电池体系相关界面过程的原位研究提供借鉴。

摘要：设计并制作了与扫描隧道显微镜（STM）探头和拉曼光谱仪相适配的光纤探测装置，该装置采用配有很短焦距的自聚焦透镜以获得较大的相对孔径，并使用多束光纤以充分利用扫描隧道显微镜探针周围有限空间，提高了拉曼散射光的收集效率，获得具有较高信噪比的拉曼谱图。在该装置基础上进一步建立了拉曼-扫描隧道显微镜联用系统．初步实验表明该联用系统用于实时研究固／气和固／液界面体系是可行的，即利用扫描隧道显微镜可获得固体表面的微观形貌，同时利用拉曼光谱可获得表面吸附（反应）物种的分子结构信息，它为表面科学研究提供一种新方法。