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俄羅斯研發(fā)可視化電池電極層 對鋰離子電池結(jié)構(gòu)擁有新見解

時間:2020-06-10 10:03來源:微鋰電 作者:綜合報道
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       在充電和放電鋰離子電池的過程中,有許多過程在起作用,盡管這項技術(shù)日益普及,但其中一些過程仍未被完全理解。
 
       觀察這些事件可以找到改善性能的方法,但考慮到鋰離子電池的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和顯微鏡技術(shù)的局限性,這并非易事。
 
       科學(xué)家在莫斯科的Skoltech能源科學(xué)技術(shù)中心開發(fā)了一種方法來仔細(xì)看看這樣一個過程——形成固體電解質(zhì)界面(SEI),研究者描述為一個“薄層電解液減少產(chǎn)品表面形成的鋰離子電池陽極在最初的幾個周期。”
 
       根據(jù)Skoltech集團的說法,這種薄膜的形成對于減緩電池退化至關(guān)重要。然而,現(xiàn)場測量SEI的形成已經(jīng)被證明是困難的,并且在實驗室用更統(tǒng)一的替代品取代商業(yè)電池材料是取得結(jié)果的唯一途徑。
 
      “電池級的材料是粉末,通過AFM(原子力顯微鏡)使其表面的動態(tài)過程可視化,特別是在液體環(huán)境下,是具有挑戰(zhàn)性的,”Skoltech的科學(xué)家Sergey Luchkin說。“標(biāo)準(zhǔn)的電池電極對于這樣的測量來說太粗糙了,而且在掃描過程中孤立的粒子往往會從基板上脫落。為了解決這個問題,我們將顆粒嵌入到環(huán)氧樹脂中,并做了一個橫截面,這樣顆粒就牢牢地固定在基板上。”
       除了高度定向的熱解石墨(一種以前用于研究SEI的較均勻的碳材料之一)外,Skoltech小組還將其橫截面工藝應(yīng)用于中碳微珠石墨和不可石墨化的非晶碳的電極,使研究人員能夠觀察形成SEI層的厚度,并評估其電氣和機械性能。
 
       將橫斷面方法應(yīng)用于鋰-錳-鈷陰極,未發(fā)現(xiàn)形成SEI層的跡象。根據(jù)科學(xué)家們的說法,這一結(jié)果表明,未來的研究應(yīng)該承認(rèn)鋰離子電池陽極和陰極之間的穩(wěn)定機制的根本差異。
 
       Skoltech教授基思·史蒂文森(Keith Stevenson)說:“電池界面和間相的空間解析研究,在這項工作中有詳細(xì)說明,為陽極SEI的結(jié)構(gòu)和演化提供了重要的新見解。因此,他們?yōu)楹侠淼碾娊赓|(zhì)設(shè)計提供了堅實的指導(dǎo)方針,以提高高性能電池的安全性。”
 
       據(jù)微鋰電小組調(diào)查,發(fā)表在《科學(xué)報告》上的研究結(jié)果表明,SEI的形成條件因電極材料的不同而顯著不同。發(fā)現(xiàn)SEI粘附與電極的表面粗糙度有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),粗糙的表面可以迅速減少降解,因為SEI能夠滲透到更多孔的表面,實現(xiàn)更好的附著力。
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
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