(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211116722.4 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 福建师范大学 地址 350117 福建省福州市闽侯县上街 镇 乌龙江中大道18号 (72)发明人 陈育明　李小燕　吴军雄　陈潇川　 王曼茜　李轩　李曼娴　赵景月　 (74)专利代理 机构 北京盛广信合知识产权代理 有限公司 161 17 专利代理师 刘化帅 (51)Int.Cl. G01N 27/28(2006.01) G01N 27/42(2006.01) G01N 23/20008(2018.01) G01N 23/04(2018.01)G01N 1/28(2006.01) G01N 1/38(2006.01) (54)发明名称 一维固态电化学原位TEM定向纳米 反应槽制 备方法 (57)摘要 本发明公开一维固态电化学原位TEM定向纳 米反应槽制备方法， 包括： 获取一维定向纳米反 应芯前驱体， 并基于一维定向纳米 反应芯前驱体 制备复合前驱体溶液； 对复合前驱体溶液进行一 维定向纳米化和后处理， 得到一维定向纳米反应 芯； 将一维定向纳米反应芯固定于一维金针上； 将碱金属负载于一维乌丝上， 将固态电解质沉积 在碱金属上； 将沉积有固态电解质的碱金属与固 定有一维定向纳米 反应芯的一维金针相接， 得到 一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽。 该定 向纳米反应槽制备技术简单， 可 以大量制备； 该 定向纳米反应槽直径尺寸、 形貌等易调控， 有利 于观察由于质厚衬度不同的样品， 从而揭示固态 电化学储能器件工作机制。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115479977 A 2022.12.16 CN 115479977 A 1.一维固态电化学原位TE M定向纳米反应槽制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 获取一维定向纳米反应芯前驱体， 并基于所述一维定向纳米反应芯前驱体制备复 合前驱体溶 液； S2， 对所述复合前驱体溶 液进行一维定向纳米化和后处 理， 得到一维定向纳米反应芯； S3， 将所述 一维定向纳米反应芯固定 于一维金针上； S4， 将碱金属负载于一维乌丝上， 将固态电解质沉积在所述碱金属上； 将沉积有所述固 态电解质的所述碱金属与固定有 所述一维定向纳米反应芯的所述一 维金针相接， 得到一 维 固态电化学原位TE M定向纳米反应槽 。 2.根据权利要求1所述的一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽制备方法， 其特征在 于， 所述一 维定向纳米反应芯前驱体为碳前躯体， 并含有掺杂物， 所述掺杂物包括但不限于 氧化物前驱体、 氮化物前驱体、 碳 化物前驱体和金属前驱体。 3.根据权利要求1所述的一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽制备方法， 其特征在 于， 所述复合前驱体溶 液的制备 过程为： 获取所述一维定向纳米反应芯前驱体， 利用溶剂将所述一维定向纳米反应前驱体搅拌 溶解成所述复合前驱体溶液， 所述复合前驱体溶液中所述一 维定向纳米反应芯前驱体占所 述溶剂的9％ ‑70％。 4.根据权利要求3所述的一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽制备方法， 其特征在 于， 所述溶剂包括但不限于N， N ‑二甲基甲酰胺、 N， N ‑二甲基乙酰胺和二甲基亚砜。 5.根据权利要求1所述的一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽制备方法， 其特征在 于， 所述一维定向纳米反应芯前驱体的获取 过程为： 利用静电纺丝技术， 采用2000 ‑3000r/min高速滚筒或距离1 ‑2cm平行电极收集器， 获取 所述一维定向纳米反应芯前驱体。 6.根据权利要求1所述的一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽制备方法， 其特征在 于， 所述一维定向纳米反应芯的获取 过程为： 对所述复合前驱体溶 液进行一维定向纳米化， 定向度大于80度； 对进行所述一维定向纳米化后的材料进行后处理， 所述后处理为： 在惰性气氛的500 ‑ 1000度下煅烧刻蚀处 理1‑10h， 得到所述 一维定向纳米反应芯。 7.根据权利要求1所述的一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽制备方法， 其特征在 于， 所述一维定向纳米反应芯由长度为5 0nm‑10cm定向纤维或定向管组成； 所述定向纤维的直径为10 ‑1000nm； 所述定向管的内径为10 ‑1000nm， 管壁厚度为10 ‑100nm； 所述定向纤维和所述定向管的上面带有 小孔， 所述小孔的大小为0.1 ‑50nm。 8.根据权利要求1所述的一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽制备方法， 其特征在 于， 所述一维定向纳米反应芯的杨氏模量 为0.1‑200Gpa， 抗张强度10 MPa‑10GPa。 9.根据权利要求1所述的一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽制备方法， 其特征在 于， 所述固态电解质为锂金属电池固态电解质、 钠金属电池固态电解质或钾金属电池固态 电解质。 10.根据权利要求1所述的一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽制备方法， 其特征 在于， 所述碱金属为锂、 钠、 钾的一种 、 两种组合或三种组合。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115479977 A 2一维固态电化学原位TEM定向纳米反 应槽制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及定向纳米反应槽制 备领域， 特别涉及一维固态电化学原位TEM定向纳 米反应槽制备 方法。 背景技术 [0002]在能源危机和环境污染的大背景下， 储能材料及 其器件对清洁能源的发挥起了关 键作用， 但是储能材料在 充放电过程中的电化学反应相对复杂， 特别是固态电池体系， 很多 反应机制还尚未清楚。 原位透射电镜是一种强大 的技术， 为科学研究者提供了一种在原子 尺度、 接近真实环境的条件下， 更直接地将反应过程中材料 的微观结构变化与外部信号关 联起来， 实现原位观察电化学反应中材 料的转变过程。 [0003]然而， 原位透射电镜也存在一定局限： 样品不易寻找、 反应活性位点不易锁定、 衬 度相差大和电子束撞击损伤大等， 对探测像锂这样的轻 元素存在一定的困难。 发明内容 [0004]为解决上述现有技术中所存在的问题， 本发明提供一维固态电化学原位TEM(原位 透射电镜)定向纳米反应槽制备方法， 可精准 实现原位研究固态轻元素碱金属负极沉积 /剥 离电化学 过程， 同时可实现高分辨观察原子尺度下观察固态电化学反应过程机制。 [0005]为了实现上述技术目的， 本发明提供了一维固态电化学原位TEM定向纳米反应槽 制备方法， 包括： [0006]S1， 获取一维定向纳米反应芯前驱体， 并基于所述一维定向纳米反应芯前驱体制 备复合前驱体溶 液； [0007]S2， 对所述复合前驱体溶液进行一维定向纳米化和后处理， 得到一维定向纳米反 应芯； [0008]S3， 将所述 一维定向纳米反应芯固定 于一维金针上； [0009]S4， 将碱金属负载于一维乌丝上， 将固态电解质沉积在所述碱金属上； 将沉积有所 述固态电解质的所述碱金属与固定有 所述一维定向纳米反应芯的所述一 维金针相接， 得到 一维固态电化学原位TE M定向纳米反应槽 。 [0010]可选地， 所述前驱体为碳前躯体， 并含有掺杂物， 所述掺杂物包括但不限于氧化物 前驱体、 氮化物前驱体、 碳 化物前驱体和金属前驱体。 [0011]可选地， 所述复合前驱体溶 液的制备 过程为： [0012]获取所述一维定向纳 米反应芯前驱体， 利用溶剂将所述一维定向纳米反应前驱体 搅拌溶解成所述复合前驱体溶液， 所述复合前驱体溶液中所述一 维定向纳米反应芯前驱体 占所述溶剂的9％ ‑70％。 [0013]可选地， 所述溶剂包括但不限于N， N ‑二甲基甲酰胺、 N， N ‑二甲基乙酰胺和二甲基 亚砜。 [0014]可选地， 所述 一维定向纳米反应芯前驱体的获取 过程为：说　明　书 1/5 页 3 CN 115479977 A 3