鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1341次 | 2018年06月23日
國(guó)外科研人員成功實(shí)現(xiàn)鋰電池可視化鋰化過程
鋰離子電池是一種高容量長(zhǎng)壽命環(huán)保電池,具有諸多優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、便攜式電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。隨著社會(huì)的發(fā)展,各應(yīng)用領(lǐng)域,特別是電動(dòng)汽車的發(fā)展,對(duì)鋰離子電池的比能量、壽命、安全性和價(jià)格提出了更高的要求。
因此,我們必須更深層次地認(rèn)識(shí)電池中高度復(fù)雜的電化學(xué)傳輸機(jī)制。而正負(fù)極極片的微觀結(jié)構(gòu)與電池的電化學(xué)性能密切相關(guān),許多科學(xué)家致力于研究電極材料以及充放電機(jī)理。如果我們能夠在充放電過程中可視化微觀結(jié)構(gòu)的演變,那么,就能更好地理解電池機(jī)理,為電池設(shè)計(jì)優(yōu)化,甚至開發(fā)下一代電池提供有利依據(jù)。
計(jì)算機(jī)輔助的X射線斷層掃描(XCT)成像技術(shù)是一種高分辨率、無損傷,非破壞性的成像技術(shù),可以定性和定量分析材料的結(jié)構(gòu)和性能。XCT已被證明可以多尺度上可視化電池各組分的微結(jié)構(gòu)演變,并作為一種有效的工具,可用于診斷電池失效機(jī)理。XCT也被用來研究鋰離子電池電極材料的微結(jié)構(gòu)特性。
此外,連續(xù)的三維圖像就可以形成4D(3D+時(shí)間)分析,包括可能的原位檢測(cè)和在線檢測(cè)(例如電化學(xué)測(cè)試中XCT成像)。
瑞典隆德大學(xué)和英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家們使用4D計(jì)算機(jī)輔助的X射線斷層掃描(XCT)成像技術(shù)可視化硅基電極的第一次鋰化過程。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
硅基電極在鋰化過程中會(huì)出現(xiàn)劇烈的體積變化,甚至超過300%。這將導(dǎo)致電池各組件明顯地機(jī)械變形,甚至破壞失效。作者期望可視化鋰化過程,認(rèn)識(shí)體積變化的機(jī)理。