通过一种新型的原位透射电子显微镜（TEM）基横截面表征方法，揭示了硅纳米线中各向异性锂化控制的现象

《Nanoscale Horizons》：Revealing anisotropic lithiation control in silicon nanowires via a novel in situ TEM-based cross-sectional characterization method

硅纳米线高容量锂离子电池应用受限于各向异性锂化导致的结构失效，本研究创新性开发原位TEM横截面分析技术，实时揭示径向结构演变规律，提出二维调控机制：轴向取向优化促进锂扩散均匀性，截面多面体工程抑制方向性膨胀。研究成果为硅基阳极设计提供新策略，方法普适性可推广至其他一维纳米材料。

　　

硅纳米线（Si NWs）作为下一代电池的高容量阳极材料具有巨大的潜力。然而，其应用受到各向异性锂化的严重阻碍，这会导致结构失效和容量迅速衰减。在这里，我们介绍了一种新颖的原位透射电子显微镜（TEM）横截面分析技术，该技术能够实时可视化并定量分析一维（1D）纳米材料在外部刺激下的径向结构演变。将这种方法应用于Si NWs后，我们发现了一种调控Si NWs中各向异性锂化的双层机制。首先，选择具有高面内晶体对称性的轴向取向可以有效促进锂（Li）的均匀扩散并抑制方向性膨胀。其次，合理的横截面设计，如刻面工程几何结构，通过限制有效界面面积和快速锂化方向上的扩散路径长度来进一步抑制各向异性。这些发现为控制各向异性锂化提供了新的见解，并为提高基于Si的阳极的结构稳定性和性能提供了一种基于几何形状的策略。此外，这里建立的方法和各向异性调控原理也广泛适用于其他1D纳米材料。