毛片大全-91久久久久久久-麻豆影音-91视频免费播放-一本色道久久综合亚洲精品按摩-日本中文在线观看-国产三级影院-国产特级毛片aaaaaa-日韩一卡二卡三卡-夜夜嗨av禁果av粉嫩av懂色av-亚洲精品456-国产日韩成人-日韩性生交大片免费看-日韩欧美有码-老头糟蹋新婚少妇系列小说

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: 午夜播放| 亚洲免费色视频 | 天天干,天天干 | 狠狠干网址 | 久久国产网 | 欧美 日韩 国产 成人 在线 91 | 91国内揄拍国内精品对白 | 免费观看视频在线观看 | 欧美亚洲国产日韩 | 亚洲一区二区三区四区电影 | 日韩污视频在线观看 | 日本伦理在线 | 在线一二三区 | 日韩中文字幕在线视频 | 亚洲精品成人无码熟妇在线 | 动漫美女靠逼 | 欧美精品国产 | 97福利视频 | 欧美性猛交99久久久久99按摩 | 国产精品一区电影 | 天天看天天爽 | 国产在线麻豆 | 欧美婷婷 | 天天干夜夜欢 | 中国成人av | 日韩一区二区精品 | 午夜在线观看视频网站 | 久久精品免费看 | 午夜啊啊啊 | 狠狠干导航 | 久久久男人的天堂 | 无码国产精品一区二区色情男同 | av免费播放网站 | 在线观视频免费观看 | 最新视频–x99av | 五十路熟母 | 成人久久免费视频 | 伊人午夜 | 性欧美丰满熟妇xxxx性仙踪林 | 国产午夜福利一区 | 男生桶女生肌肌 | 朋友的姐姐2在线观看 | 大地av| aaa特级毛片 | 少妇久久久| 国产18在线观看 | 69视频在线免费观看 | 国产女人18毛片水真多1 | 91叉叉叉 | 青青草免费公开视频 | 国产精品久久久久久免费免熟 | 在线91视频 | 十大污视频 | 隣の若妻さん波多野结衣 | 福利二区 | 国产黄色在线观看 | 精品国产av色一区二区深夜久久 | 免费av播放 | 91激情网| 国产午夜大片 | 毛片在哪看| 久久久久久无码午夜精品直播 | 男同志毛片特黄毛片 | 99热这里只有精品7 精品国产aⅴ | 日韩精品人妻中文字幕 | 91超薄肉色丝袜交足高跟凉鞋 | 人人人射 | 国产精品一区二区三区四区 | 日韩男人的天堂 | 欧美老熟妇又粗又大 | 人人妻人人藻人人爽欧美一区 | 台湾性生生活1 | 色婷婷av久久久久久久 | 久久久久人妻精品一区三寸 | 一区二区三区日韩在线 | 色涩涩| 大又大又粗又硬又爽少妇毛片 | 日韩射| 国产免费小视频 | 真人bbbbbbbbb毛片| 日日鲁鲁鲁夜夜爽爽狠狠视频97 | 桃色视频网站 | 国产亚洲精品成人a | 成人高潮片免费 | 秋霞在线视频观看 | 亚洲一区二区视频在线观看 | 黄色在线播放网站 | 五月天综合网站 | 欧美黑人又粗又大又爽免费 | 69色| 亚洲国产成人精品女人 | 亚洲熟女乱色一区二区三区久久久 | 久久中文字幕无码 | 狂野少女电影在线观看国语版免费 | 日韩一区欧美 | 久久国产精品久久国产精品 | 欧美特黄一级大片 | 精品免费看 | 91精品国产一区二区三区 |