鉅大LARGE | 點擊量:858次 | 2021年05月12日
鋰金屬電池陽極反應機制細節(jié)揭示更輕便經濟的動力鋰電池或將到來
由美國能源部(DOE)布魯克海文國家實驗室(BNL)的化學家領導的研究小組已經確定了鋰金屬陽極電池中發(fā)生的反應機制的新細節(jié),這是朝著開發(fā)更小、更輕、更便宜的電動汽車電池邁出的重要一步。
研究成果已發(fā)表在《自然》子刊《自然納米技術》(NatureNanotechnology)雜志上。
與最常使用石墨作為陽極的鋰離子電池相比,鋰金屬電池使用鋰金屬作為陽極。鋰金屬陽極的比容量和能量密度更好。
現(xiàn)在,隨著幾十年的進步,研究人員相信他們可以使鋰金屬陽極可逆,超越鋰離子電池的極限。實現(xiàn)這一目標的關鍵是“界面”(interphase),既在電化學反應過程中在電池電極上形成的固體材料層。
為了“看到”相間的化學組成和結構,研究人員使用了國家同步加速器光源二號(NSLSII),其可出現(xiàn)超亮的X射線,用于研究原子尺度的材料特性。
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%
除了NSLSII,研究團隊還要使用一個能夠探測所有界面成分的波束線(實驗站),包括晶體和非晶相,高能(短波長)x射線。這個光束線就是x射線粉末衍射(XPD)光束線。
團隊利用了XPD的多模態(tài)方法,使用了光束線供應的兩種不同的技術,x射線衍射(XRD)和對分布函數(shù)(PDF)進行分析。XRD可以研究晶體相,而PDF可以研究非晶相。
XRD和PDF分析揭示了令人興奮的結果:界面中存在鋰氫化物(LiH)。幾十年來,科學家們一直在爭論LiH是否存在于界面中,這是第一次使用具有統(tǒng)計可靠性的技術證明LiH存在。
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