Из-за тесной взаимосвязи между электрохимическими характеристиками электрохимического источника энергии и процессом интерфейса электрод / электролит и этапами переноса заряда, переноса ионов, формирования и преобразования фаз, понимания процесса взаимодействия в наномасштабе имеет большое значение для проектирования устройства и оптимизации материала Однако операционная среда энергетической системы очень сложна, включая безводную анодную среду, органическую / ионную жидкую электролитную систему, многофазный интерфейс и многоэлектронный процесс реакции. Поэтому электрохимическая визуализация на месте с высоким разрешением Метод достижения отслеживания в реальном времени и анализ на месте процесса электрохимической реакции также является одной из проблем и трудностей электроаналитической химии.
Вэнь Руи, Ключевая лаборатория молекулярных наноструктур и нанотехнологий, Институт химии, Китайская академия наук, посвящена исследованиям и прогрессу в области электрохимического процесса интерфейса литиевой батареи. В предыдущей работе они использовали in situ Атомно-силовая микроскопия (АФМ) фиксирует начальное зарождение поверхностной мембраны интерфейса твердотельного электролита (SEI) на высокоориентированной поверхности пиролитического графита (HOPG) наноразмерных литий-ионных батарей в ионной жидкости, такой как «BMP» + «FSI'- , Постепенный рост и эволюция образования пленки, а также выявили межфазные свойства пленок SEI в различных ионных жидкостях и их корреляцию с эффективностью клеток. Соответствующие результаты были опубликованы в ACS Applied Materials & Interfaces.
Кроме того, исследователи провели серию исследований по электрохимической реакции на границах литиево-серных батарей с высокой теоретической плотностью энергии (2600 Втч / кг). Электрохимический АФМ и спектроскопический анализ были использованы для характеристики продуктов восстановления во время зарядки и выгрузки литиевой серы Наблюдается морфология поверхности in situ и рост / растворение сульфида лития и персульфата лития (рисунок 1). Также предполагается, что межфазная агрегация, вызванная необратимой реакцией персульфата лития во время циклирования, приводит к пассивации электродов и деградации клеток Одна из причин заключается в том, что визуализация in-situ при постоянном управлении током показывает, что плотность тока влияет на морфологию интерфейса и тип осадка, выявляя структурно-имущественную корреляцию интуитивно. Соответствующие результаты были опубликованы в Angewandte Chemie International Edition.
В последнее время исследователи использовали электрохимический АФМ для дальнейшего изучения поведения интерфейса и механизма реакции литиево-серных аккумуляторов на электролите на основе LiFSI при высокой температуре (рис. 2). Исследования показали, что при высокой температуре 60 ℃ разряд интерфейса катода / электролита При этом пленка функционального интерфейса, состоящая из наночастиц LiF, формируется in situ, а длинноцепочечный полисульфид лития в электролите захватывается физическим размерным эффектом и хемосорбцией. Этот способ выгоден для ингибирования эффекта переноса полисульфида и Побочные реакции и повышение обратимости электрохимической реакции на границе раздела. Характеристика и анализ на месте обеспечивают механизм прямого интерфейса для высокотемпературного электрохимического поведения на наномасштабе, а также обеспечивают электролитный дизайн и рабочие характеристики для литиево-серных батарей Вознесение обеспечивает руководство и идеи. Соответствующие результаты публикуются в Angewandte Chemie International Edition.
Исследования были поддержаны Министерством науки и техники, Национальным научным фондом Китая и Китайской академией наук.
