最新科研支撑成果报道-生命环境研究公共技术平台支撑固态电解质材料研究取得重要进展

       山东大学生命环境研究公共技术平台以支撑生命、环境、材料等学科学术发展为己任，多年来服务于科研人员的技术需求，致力技术开发和进步，对所管理的大型设备深入挖掘科研潜能，支撑学校重要科研成果不断涌现。近期，平台进行了固态电池中LiP_xS_y类电解质材料的物相结构和高分辨晶格像表征方法技术改进，取得了重要突破，有利支撑了全固态电池电解质材料的显微结构研究，取得显著成果。

       平台李小菊高级实验师利用场发射透射电子显微镜（Tecnai G2 F20)，配备Gatan626冷冻传输样品杆，开展了创新性的表征技术研发，服务于研发团队，完成了LiP_xS_y类电解质材料纳米畴结构表征工作。该研究近日以“Self-organized hetero-nanodomains actuating super Li⁺conduction in glass ceramics”为题在国际著名期刊Nature Communications在线发表。生命环境研究公共技术平台李小菊高级实验师为并列第一作者，山东大学微生物技术国家重点实验室为共同完成单位。

       LiP_xS_y类固态电解质材料对水十分敏感，一旦接触空气即会损伤变性，用户曾联系多家单位进行电子显微结构表征研究，但均未获得理想结果，遇到了技术瓶颈。项目组首先通过冷冻转移手段，通过获取电子衍射并进行比对，确认可以实现物相有效保留。继而尝试利用低温低电子剂量模式表征获取高分辨晶格像，但遇到了困难，发现该类样品高倍拍摄、电子束在样品表面会聚时，样品会迅速呈现辐照损伤、非晶化，同时伴随着严重的样品漂移。在尝试低温低电子剂量模式未能获取高分辨晶格像后，项目组继续摸索并进行了一系列探索性技术开发和实验工作，开创性地设计了利用冷冻传输保留电解质物相，合理升温升华凝结冰层（升温过程中冷冻杆shutter需呈打开状态）后常温表征的实验方案，突破技术瓶颈，获得了较为理想的该类电解质材料的高分辨晶格像，支撑了该研究的顺利完成，充分体现了平台的技术研发能力和支撑能力。

       该本研究通过异相掺杂，在无机固态电解质中创造了新的离子传输路径，在硫化物电解质Li₂S-P₂S₅双元体系中通过引入异相成核助剂（Al₂S₃等），可以实现电解质的异相成核自组装，生成大量的纳米畴，从而将玻璃相电解质材料的Li⁺离子传输提升至13.2mS/cm。电解质的高离子电导可以保证超高面载量正极材料的稳定循环，220μm、44.6mg/cm²载量NCM622正极面容量可以达到8mAh/cm²。

       生命环境研究公共技术平台以原微生物技术国家重点实验室测试平台为基础，立足于支撑学校生物、环境、海洋、生态、药学、化学等多学科人才培养与科学研究。平台现设有物化分离分析、蛋白质科学、物质结构鉴定、生物工程、显微成像、种质资源等六个分平台，承接基于物理或化学手段的物质分离制备与分析鉴定、单一蛋白至蛋白质组学网络的理化分析及分离鉴定、蛋白及天然产物等的结构解析、1升至700升规模级别的发酵优化与放大、纳米至毫米级尺度的显微观察、种质资源鉴定保藏等相关的测试分析工作。

       文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-35982-7

（转自微生物技术国家重点实验室 https://www.mbtechinst.qd.sdu.edu.cn/info/1074/6691.htm）