性XXXXFREEXXXXX欧美牲交,性欧美牲交XXXXX视频欧美,性XXXXFREEXXXXX欧美图片

人才招聘

聯系我們

公司地圖

同步輻射X射線層析成像技術揭示固態電池界面動態演化

2022-02-28 16:32:02

固態電池因其替代液體電解質,具有更高的安全性而引起人們的興趣。此外,固態電解質(SSEs)能夠抑制鋰枝晶的生長,從而使得鋰金屬電池得以推廣應用。盡管目前具有高離子導電性的SSEs得到了一定的發展,但對固體電極/SSE電池界面的理解和控制已成為固態電池發展中的主要挑戰。一般來說,由于SSE不能像液體電解質一樣流動,與液體電解質電池相比,化學機械降解在固態電池中會更加嚴重。因此,探究固態電池界面化學-機械轉換對于設計固態電池至關重要。

大多數SSEs對金屬鋰是不穩定的,在界面處會分解形成界面層,界面處電子的傳輸過程對電池的化學機械降解路徑起著重要作用。此外,形成鈍化間相的SSEs(如Li7La3Zr2O12和Li2S–P2S5體系)經常容易受到鋰金屬穿刺和短路的影響,從而限制了循環電流密度。同時,在氧化還原循環過程中,保持Li/SSE界面的機械接觸同樣具有挑戰性。電極材料和間相的形態變化會導致電池界面電子傳導損失或其他機械損失。電化學研究表明,鋰剝離過程中Li/SSE界面的形成從根本上限制了孔洞的形成,孔洞的減少將導致更大的局部電流密度,從而驅動鋰金屬電極的穿刺。因此,要探究這一“埋藏于”固態電池中的界面變化過程,需要一種技術能夠穿透材料并提供局部的界面信息。X射線層析成像技術因其空間分辨率低至亞微米尺度,并能將觀測材料進行原位重建,而受到研究者的廣泛應用。但目前還沒有任何X射線層析成像實驗對電極循環過程中電極與固態電解質界面空隙的形成和Li/SSE界面接觸進行成像分析,以實現與電化學行為的定量聯系。

基于此,美國佐治亞理工學院Matthew T. McDowell團隊及合作者利用Operando同步輻射X射線層析成像技術在較高標稱電流密度(≥1 mA cm-2)下直接觀測Li/Li10SnP2S12/Li對稱電池的動態現象。研究人員首先在兩種不同的電流密度下進行原位X射線顯微成像,觀察4 mA·cm-2和1 mA·cm-2電流密度循環前后重構界面圖像,發現在界面處可以看到形成了中間襯度的界面相,其中1 mA·cm-2電流密度下,完全循環一次后,界面處的空隙顯著增大。隨后研究人員探究了電池循環過程中Li/Li10SnP2S1界面處空隙形成、界面相演化及體積變化特征。發現電池界面相的形成將引起界面處的相變和顯著的體積變化,通過電化學定量分析揭示了電池失效最終是由界面空隙形成及接觸損失所導致的電流收縮所驅動的。

該項研究揭示了固態電池中界面的動態演化,直觀地展現了導致電池失效的重要因素:界面接觸損失和重構過程,觀察到化學機械現象對鋰離子電池的運行起著關鍵作用。而Operando同步輻射X射線層析成像技術可以量化Li/SSE界面的接觸損失,從而幫助解釋充電過程中的絲狀鋰成核與生長,此發現也為了解固態電池性能衰減機制提供了重要啟示。相關研究成果發表在《Nature Materials》。

推薦產品

IWILDT? AN-30002800L車輛后尾箱X光掃描安檢系統

聯系我們

性XXXXFREEXXXXX欧美牲交,性欧美牲交XXXXX视频欧美,性XXXXFREEXXXXX欧美图片