Анализатор набухания клеток на месте Анализ механизма литий-серных батарей

Анализатор набухания клеток на месте Анализ механизма литий-серных батарей

Информация об авторах и аннотации к статьям

В 2022 году доктор Ли Чуанг из Шэньчжэньского научно-исследовательского института Университета Цинхуа разработал твердотельную батарею из полиакрилонитрила и сульфида лития (Ли-ОХВАТЫВАТЬ) с солью в полимерном электролите. В этой структуре сера иммобилизуется в полиакрилонитрильной подложке во время циклирования, предотвращая образование Li2S, что позволяет ей демонстрировать более быструю окислительно-восстановительную кинетику и меньшую производительность, чем изменение объема обычных твердотельных литий-серных аккумуляторных систем. Эта статья является первым отчетом об улучшении окислительно-восстановительной кинетики твердотельных Ли-ОХВАТЫВАТЬ аккумуляторов за счет изменения прочности связи КС вместо использования катализаторов, что открывает новые возможности для разработки твердотельных литий-серных аккумуляторов с более высокими характеристиками в будущее.

Тестпи

1. Подготовка материала:1PVHF1FSI твердый электролит, твердый положительный электрод ОХВАТЫВАТЬ.

2. Электрохимический тест:Ионная проводимость электролита была протестирована с помощью ЭИС, были изготовлены ячейки типа 2032 Ли-ОХВАТЫВАТЬ и карманные элементы, а объем ОХВАТЫВАТЬ и литиевого отрицательного электрода был проверен с помощью устройства для измерения распухания по толщине на месте MCS1000 (ИЭСТ).

3. Характеристика материала:СЭМ, XPS, Рамановская, ЯМР.

Анализ результатов

Рисунок 1. Эксплуатационные характеристики твердоэлектролитной мембраны 1PVHF1FSI в батареях Ли-ОХВАТЫВАТЬ

Авторы охарактеризовали характеристики твердоэлектролитной мембраны 1PVHF1FSI в батареях Ли-ОХВАТЫВАТЬ в различных аспектах и ​​обнаружили, что она имеет непрерывные пористые каналы, которые могут обеспечить хороший путь ионной проводимости, а ее механические свойства могут лучше ингибировать образование металлического лития. дендриты. расти. Механизм накопления ионов лития в твердотельном Ли-ОХВАТЫВАТЬ аккумуляторе с 1PVHF1FSI в качестве матрицы отличается от такового в жидком Ли-ОХВАТЫВАТЬ аккумуляторе. Последующие авторы проанализировали напряжение поляризации, резюме-кривую, емкость цикла и скорость работы трех электродных материалов. В характеристике также уточняется, что твердотельный ОХВАТЫВАТЬ обладает лучшей циклической стабильностью и скоростью благодаря высокой окислительно-восстановительной кинетике и низкому изменению объема.

Рис. 2. Анализ механизма накопления Ли в твердотельном ОХВАТЫВАТЬ

Далее авторы анализируют механизм накопления литий-иона в твердотельном ОХВАТЫВАТЬ методом рамановского рассеяния в-место и в-место.припухлостьустройства для измерения толщины. Было обнаружено, что в твердотельном ОХВАТЫВАТЬ, поскольку ионы лития накапливаются в твердотельном ОХВАТЫВАТЬ, связь SS разрывается с образованием структуры Ли₄S2-КАСТРЮЛЯ. Этот процесс похож на реакцию внедрения интеркаляции лития, поэтому авторы называют этот механизм квазиинтеркаляцией. реакция.

Рис. 3. Характеристики производительности твердотельной аккумуляторной батареи ОХВАТЫВАТЬ.

Проанализировав механизм реакции, авторы собрали твердотельные и жидкие аккумуляторные батареи ОХВАТЫВАТЬ, чтобы охарактеризовать их циклическую стабильность и характеристики на изгиб. Было обнаружено, что твердотельная батарея ОХВАТЫВАТЬ обладает большей гибкостью, скорость сохранения емкости сравнима с характеристикой коробления, а термическая стабильность электролита также очень хорошая. Хорошо, выдерживает воздействие коротких замыканий или уколов иглой. В практических приложениях он также может заряжать смартфоны.

Подведем итог

В этой статье была разработана твердотельная батарея Ли-ОХВАТЫВАТЬ с полимерным электролитом типа соль-в-полимере. В этой структуре S иммобилизуется в подложке КАСТРЮЛЯ во время циклирования, предотвращая образование Li2S, что позволяет ему демонстрировать более быструю окислительно-восстановительную кинетику и меньший объем, чем обычные твердотельные системы Ли-S аккумуляторов с точки зрения разнообразия производительности. Эта работа предлагает новую идею для улучшения кинетики окислительно-восстановительного потенциала серы в твердотельных батареях Ли-S.

Рекомендуемое испытательное оборудование

Модель серии МКС Потеря устойчивости на месте SбурлящийСистема тестирования