科學(xué)家發(fā)明原位表面科學(xué)方法揭示鋁離子電池失效機(jī)制

2021-12-02 11:39:58來(lái)源：cnBeta.COM 關(guān)鍵詞：電池閱讀量：24784

導(dǎo)讀：最近，由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所傅強(qiáng)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過(guò)原位表面科學(xué)方法，揭示了靜電放電的氣體依賴性弛豫和失效機(jī)制。

　　在大規(guī)模應(yīng)用中，儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)對(duì)安全性和循環(huán)壽命都有著極高的要求。因此，探索 ESD 的運(yùn)行和失效機(jī)制都很重要。最近，由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所傅強(qiáng)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過(guò)原位表面科學(xué)方法，揭示了靜電放電的氣體依賴性弛豫和失效機(jī)制。該成果最近發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)雜志》上。

　　現(xiàn)有的表征技術(shù)，如 X 射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X 射線光譜和形貌，以及核磁共振(NMR)，都是基于電極或電解質(zhì)的塊狀區(qū)域，它們忽略了制約 ESD 運(yùn)行和失效的關(guān)鍵表面/界面行為。

　　研究人員通過(guò)原位拉曼、X射線衍射(XRD)和X射線光電子能譜(XPS)可視化了ESD中依賴氣體的松弛和失效過(guò)程。

　　他們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于鋁離子電池(AIB)，石墨電極在無(wú)水氣氛中的弛豫效應(yīng)表現(xiàn)為可恢復(fù)的階段性結(jié)構(gòu)變化和電子弛豫。通過(guò)原位XPS，這些機(jī)制可以被描述為石墨電極內(nèi)陰/陽(yáng)離子對(duì)的重新分布。

　　一旦暴露在含水環(huán)境中，來(lái)自環(huán)境的H2O分子可以插進(jìn)石墨電極，新插進(jìn)的H2O和離子之間可以誘發(fā)水解反應(yīng)。在H2O插層和水解之后，石墨電極發(fā)生了失效行為，表現(xiàn)為階段性的結(jié)構(gòu)退化和電子解耦。

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