[实用新型]一种高分辨SECM探针

说明书

本实用新型提供了一种高分辨扫描电化学显微镜(SECM)探针，包括：主体支撑结构、悬臂梁、导电纳米针尖和外接导线；所述导电纳米针尖设置于悬臂梁顶端；所述悬臂梁与外接导线在主体支撑结构内部相连接；所述导电纳米针尖的直径≤100nm。本实用新型避免了常规SECM针尖在锂离子电池体系中会与电池体系反应的问题，通过纳米级导电针尖，可以得到高质量的纳米级分辨率形貌成像，且除了针尖尖端外，探针整体绝缘，成像时避免了探针在液下的大范围放电问题，实现了纳米级分辨率的电流分布成像。

技术领域

本实用新型属于纳米机械传感器技术领域，尤其涉及一种高分辨SECM 探针。

背景技术

扫描电化学显微镜(scanning electrochemical microscopy，SECM)是一种扫描探针显微镜，可以测量样品的表面形貌和局部微区氧化还原电流，目前在腐蚀、生物、能源等方面起着重要作用。在锂离子电池中，扫描电化学显微镜可以在锂离子电池充放电的同时，测量电极表面的氧化还原电流，从而实现对锂离子电池电极/电解液界面反应的观察，以及实现对电极SEI膜生长和演变过程的原位监测。SECM测量的空间分辨率在很大程度上取决于探针的尺寸，并且较小的探针可以在表面电化学过程中具有更快的响应速度。但是目前研究中所用到的SECM探针直径一般在5～25微米，很难达到高分辨测量。并且探针在液下扫描过程中，作为工作电极，一些由Si、C等具有储锂特性材料制备的探针，在锂离子电池充放电时，易与锂离子发生反应，使探针出现体积变化，导致无法获得准确的表面形貌以及电流信息。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高分辨SECM探针，本实用新型提供的探针可以在锂离子电池充放电的同时，实现对电极表界面反应的纳米级分辨率的形貌、电流成像。

本实用新型提供了一种高分辨SECM探针，包括：

主体支撑结构、悬臂梁、导电纳米针尖和外接导线；

所述导电纳米针尖设置于悬臂梁顶端；

所述悬臂梁与外接导线在主体支撑结构内部相连接；

所述导电纳米针尖的直径≤100nm。

优选的，所述导电纳米针尖的直径为10～100nm。

优选的，所述导电纳米针尖为金属导电纳米针尖。

优选的，所述导电纳米针尖的部分表面设置有绝缘膜。

优选的，所述悬臂梁的表面设置有绝缘层。

优选的，所述悬臂梁下表面的绝缘层表面设置有金属层。

优选的，所述绝缘层的厚度为1～2mm。

优选的，所述金属层的厚度为1～2μm。

优选的，所述绝缘层为环氧树脂层。

优选的，所述导电纳米针尖的部分表面设置有绝缘层。

本实用新型提供的高分辨SECM探针采用不与锂离子反应的金属作为针尖，可以用于锂离子电池体系，并且具有纳米级针尖(针尖直径≤100nm)，可以在锂离子电池充放电的同时，实现对电极表界面反应的纳米级分辨率的形貌、电流成像。

附图说明

图1中a为本实用新型实施例中用于锂离子电池的SECM高分辨探针的结构示意图；b为实施例中用于锂离子电池的SECM高分辨探针的针尖局部放大图；

图2为本实用新型实施例中一种用于锂离子电池的SECM高分辨探针的制备工艺流程图；

图1和图2中，1为外接铜丝，2为悬臂梁，3为导电纳米针尖，4为铂丝垂直折弯部分，5为悬臂梁金反射金属涂层，6为主体支撑结构，7为沟槽。

具体实施方式