鉅大LARGE | 點擊量：447次 | 2021年12月14日
俄羅斯科學(xué)家開發(fā)出可觀察電池電極層的方案 有助于提高鋰電性能
莫斯科Skoltech能源科學(xué)技術(shù)中心的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種方法，可以可視化電池電極層的形成過程。觀察結(jié)果揭示了各種機制，可以優(yōu)化，以提高電池性能和運行壽命。
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?！?/p>
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。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
“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SergeyLuchkin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?！?/p>
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（KeithStevenson）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?！?/p>
據(jù)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。
