91极品欧美视频-少妇视频在线播放-午夜爱爱爱爱爽爽爽网站-日韩av一国产av一中文字慕-ass日本-寂寞的日本美妇-麻豆av在线-中文字幕在线资源-亚洲国产剧情-欧美a级理论片-人妻aⅴ中文字幕-免费av观看-欧美福利网站-免费xxxxx在线观看网站软件-久久久久久久久久久久久久久久久久久久

Nano Letters: 原位SEM發現聚合物鋰離子電池中的碳化物枝晶!

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年08月12日  

金屬鋰具有極高的理論能量密度(3860mAhg-1)以及最低的電化學勢(-3.04V),因此金屬鋰是高比能鋰離子電池負極中一種極具吸引力的選擇。但是金屬鋰存在鋰枝晶的問題容易引發充電短路進而減少電池的壽命有重大安全隱患。近年來基于鋰金屬負極的全固態電池因所選用的固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液,而被認為是高安全性電池的最佳選擇。但是在固態電池中仍然有鋰枝晶的生長,并且其形貌,化學組成,生長機制等不同于傳統的有機體系。因此深入理解固態電池中鋰枝晶的生長機制會有助于尋找進一步抑制枝晶生長的方式。


加拿大魁北克水電研究院研究員KarimZaghib課題組使用原位掃描電子顯微鏡(SEM)來監測基于LiFePO4正極以及聚合物電解質的全固態鋰金屬電池的循環行為。使用無窗能量色散光譜檢測器(EDS)進行枝晶的化學成分分析,其顯示枝晶不是普遍認可的金屬鋰。而是硬度大于純金屬鋰的中空碳化物。這些碳化物枝晶能夠穿過聚合物,這通過使用聚焦離子束(FIB)打磨聚合物來證實。他們還發現對電池施加壓力可以抑制枝晶的生長。


圖1:原位測試中電池的截面視圖(a)和平面視圖(b)。


本研究工作中使用的電極是金屬鋰和磷酸鐵鋰,電解質是聚醚基的聚合物電解質,LiTFSI作為鋰鹽。電池組裝示意圖如圖1所示。值得注意,圖1(b)水平視圖中負極比正極要小很多為了創造邊緣效應。電池無壓力放置在樣品臺上。圖2(a)展示的是電池的循環曲線電流先小后大,紅線代表開路電壓在不同的時間點進行測量對應于圖2(b-e)的SEM圖像。可以看到隨著充放電的進行,負極出現裂縫,鋰逐漸推出,這因為無壓力區域容易誘導鋰枝晶。圖3展現了兩種觀測到的鋰枝晶形貌(a)苔蘚狀(b)針狀。針狀的枝晶形貌在頂端與徑部是不相同的可能由于存在不氧化的顆粒導致了不均一的SEI層。


圖2:原位測試中的截面圖


(a)循環曲線


(b-e)在四個不同時間點的SEM圖像


圖3:鋰沉積后的SEM形貌


(a)苔蘚


(b)針狀(截面)


(c)針狀(平面)


為了進一步觀測枝晶,圖4展示了平面圖結果。隨著充放電的進行,鋰金屬邊緣的兩個針狀物的生長,高分辨電鏡圖片顯示再循環過后針狀物生長有一個90°的角度(兩針之間,如圖3c)。圖5(a)展示了另一個在邊緣處針狀物的SEM圖像。為了觀測內部形貌,研究人員還使用了納米操縱器將針狀物抬出來(圖5b)。針狀物的表面使用FIB打磨后,發現針狀物呈現中空形貌(圖5c)。這些中空的針狀物可能來自于SEI殘留物。圖5(d)展示了枝晶壁厚度大概是100nm。


在另外一個原位測試中,采用了更厚的電極、更長的循環時間以及更大的電流以誘導枝晶形成。圖6展示了針狀物的存在與固態電解質表面粗糙的形貌。為了觀測這些針狀物對電解質的影響,兩個區域采用FIB打磨(圖6b)。打磨后的區域展示固態電解質在縱深方向也沒有一個均一平滑的形貌,圖6(c)展現了兩個不同的形貌(一個平滑一個多孔分別對應是否被枝晶侵害)。圖6(d)則是一塊完全被侵害的區域,與循環前的平滑狀態有鮮明比較(圖6e,f)。


圖4:原位測試中的平面圖


(a)循環曲線


(b-e)在四個不同時間點的SEM圖像


圖5SEM圖像


(a)負極邊緣枝晶


(b)納米操縱器移動過的枝晶


(c)使用FIB打磨后的枝晶展現出中空形貌


(d)枝晶壁厚度


圖6原位循環后獲得的平面SEM圖像


(a)在固態電解質上枝晶的存在


(b)兩塊被打磨的區域


(c)區域1的高分辨SEM


(d)區域2的高分辨SEM


(e,f)固態電解質循環前的SEM


隨后作者使用了EDS分析苔蘚狀與針狀物的化學組成。圖7(a)展現出針狀物上Li,C,O的存在,與L2O與LixCy相關。不同區域的苔蘚狀物也發現了Li,C,O信號的存在,并且發現在新形成表面上有更高含量的Li(圖7b)。圖7(c)展示了從針狀物內部和外部采集的EDS,將其與圖8的Li2CO3的標準EDS比較發現Li2CO3具有更高的O含量。兩種形貌枝晶的EDS都有一個很小的Li的峰,但是碳酸鋰就沒有Li的峰,這可能由于碳酸鋰和枝晶的熒光效應差異。因此純碳酸鋰的存在可以排除。氟和硫的存在證明LiTFSI的還原分解沒有發生但它可以促進LixCy形成。碳和氧的信號除了來源于污染還可能來源于聚合物分解,這被拉曼光譜所證實。LixCy成分新增了枝晶的硬度因為純鋰的機械強度是很低的,無法刺穿固態電解質。為了證實這一點,本文利用納米操縱器去分別掰彎枝晶與純金屬鋰,可以發現枝晶使得金屬鎢絲(納米操縱器)彎曲,如圖9所示。


圖7EDS結果


(a)針狀枝晶


(b)苔蘚狀枝晶


(c)針狀枝晶內部及外部


圖8碳酸鋰EDS


圖9納米操縱器SEM圖像


(a)在觸碰枝晶前(b)觸碰后


(c)在觸碰金屬鋰前(d)觸碰后(顯示出金屬鋰在頂端聚集)


圖10:中空形貌形成示意圖


最初,枝晶生長為填充的LixCy針。由于氧和碳消耗了LixCy,它們變得空洞。LixCy的進一步消耗導致針的空心化并新增壁厚。


最后研究者提出了兩種可能的針狀枝晶的生長機制:(1)中空形貌可能來源于LixCy分解以及Li2O/LixCyOz的形成。圖10展示了中空形貌的形成示意圖。(2)通過在循環期間對聚合物進行CO2脫氣以形成氧氣泡來獲得形態,所述氧氣泡有助于保持針狀物的內部空心。


本文利用原位及非原位的表征研究了固態電池中鋰枝晶的生長機制,兩種形貌的枝晶被觀測以及可能的生長機制也被提出。但是該文對產物的組成化學組成沒有一個較為準確的解析,希望未來綜合使用更多原位表征技術獲得精確的產物信息。綜上,該文的實驗結果為未來開發枝晶緩解的固態電池供應了有益的指導!


相關產品

主站蜘蛛池模板: 毛片黄色片| 少妇一级淫免费放| 亚洲精品五月| 日本一区免费观看| 免费超碰在线| 成人在线视频网站| 又黄又爽的视频在线观看| av网站久久| 老师的大奶子| 久热国产视频| 97色噜噜| 伊人亚洲天堂| 九草在线观看| 日批网站在线观看| 欧美国产综合| 国产精品区一区二区三| 中文免费av| 亚洲精品日韩精品| 亚洲精品aaa| 女警冰奴裸体调教乳环视频| av噜噜在线观看| 麻豆国产hdxxxxvideo| 久久超碰在线| 久久97精品| 久久综合婷婷国产二区高清| 国产又爽又黄无码无遮挡在线观看| 亚洲综合中文| 91久久久久| 秋霞欧洲| 最近更新中文字幕| 日韩在线毛片| 国产最新三级| 美女被狂c| 宗合久久| 婷婷色在线| 91在线观看视频网站| 丝袜一级片| 成人免费影片| 夜色资源网| 国产特级淫片高清视频| av免费软件| 中文字幕在线一区二区三区| 精品人伦一区二区三区蜜桃免费| 日本黄区免费视频观看| 午夜毛片在线观看| 琪琪色在线观看| 午夜精品福利电影| 樱花av在线| 久久久久麻豆| 台湾佬成人网| 亚洲夜夜爽| 久久官网| 中文字幕2018| 先锋影音av资源在线观看| 午夜在线网站| 亚洲区一区二| 欧美不卡一二三| 久久精品97| 老熟女一区二区三区| 就爱干草视频| 午夜激情国产| av老司机在线观看| 国产在线观看xxx| 欧美日韩在线影院| www.五月婷婷.com| 亚洲性视频| 久久九九久精品国产免费直播| 久草日韩| 91福利影院| 亚洲AV无码成人精品区麻豆| 最近日韩免费视频| 欧美日批视频| 国产亚洲毛片| 男人捅女人网站| 国产天堂在线| 三级一区二区三区| 毛茸茸的孕妇孕交xxxx| 中文字幕免费高清在线观看| 不卡视频免费在线观看| 日韩啊啊啊| 五月婷婷激情综合| 男女乱淫| 奇米视频在线观看| av黄色网址| 国内久久久久| spy3wc撒spy3wc撒| 91情侣在线视频| 看个毛片| 日韩超碰在线| 久热一区| 国产另类av| 午夜999| 日韩激情成人| 波多野在线视频| 一级作爱视频| 插插插亚洲| 久久国产视频一区| 天堂av在线资源| 狠狠操导航|