층상 산화물 음극 재료는 300Wh / kg 이상의 고 에너지 밀도 리튬 이온 배터리를 달성하기위한 핵심 재료이며, 특히 암염 구조 단위 Li 2MnO 3그리고 6 각형 구조 단위 LiTMO 2리튬이 풍부한 망간 계 층상 산화물 정극 재료 (Li 1+xTM 1-xO2, 또는 xLi로 쓰여질 수있다. 2MnO 3· (1-x) LiMO 2), 이는 1 세대 리튬 이온 배터리의 양극 재료 LiCoO의 두 배 2가역 리튬 저장 용량 (300 MAH / g까지) 주목. 그러나, 이러한 물질 서스테인 전압 붕괴 (전압 페이드) 전기 사이클 그들의 실제 응용을 제한하는 주요 병목. 리튬 망간 풍부한 버젼 계 재료가 복잡한 구조, 화학적 조성, 전하 보상 느린 구조적 변화를 수반 복잡한 전기 화학적 공정에서 발생하는 전압의 감쇠기구는 정확한 지식 및 실험 결정적인 증거가 부족했다.
물리학 연구소, 중국 과학 아카데미 / 미국 Enyuan 후, 연구원 샤오 청 양, Huolin 신화, 아르곤 국립 박사 유 사이 키안 브룩 헤이븐 국립 연구소와 응집 물리학 그룹 E01의 연구원을위한 청정 에너지 베이징 국립 센터의 중점 실험실 실험실 연구원 6월 루, Kahlil 아민 및 표준의 국립 연구소와 X 선 분광기 및 투과 전자 현미경은 흡수성이 풍부한 리튬 망간 산화물 양극 재 계층의 자세한 연구의 첨단 입체 영상의 특징을 현장에 의하여 기술 연구 인력 협력 전압 붕괴 메커니즘 (도. 1)는 자연의 불안정성 및 전압의 상이한 감쇠 전압 감쇠 요소의 영향, 및 해당 솔루션과 관련된 산화 환원 반응에 관여하는 이온 격자 산소를 나타낸다. 최근 출판 연구 경우 - "자연 에너지"(자연 에너지 2018, 3, 690~698), 산소 방출을 감소시킴으로써 이는 리튬의 산화 환원 커플 및 Mn이 풍부한 물질 및 캐소드 전압 페이드 완화 물품 명칭 진화.
특별히 설계된 배터리 시뮬레이션 (.도 2), 리튬 이온 전지 시츄 공부 농축 리튬 망간 산화물 음극 재료 계층화 (리튬과 함께 사용 팀 싱크로트론 X 선 흡광 1.2니켈 0.15공동 0.1Mn 0.55O2산화 환원 반응에 참여하는 동안) 충 방전 사이클의 산화 환원 반응기구 다른 전이 금속 양이온의 Ni, CO, Mn 및 산소 음이온 격자 발견, 전기 자전거와 리튬 저장 용량 기여도 진화 (도. 3)이 발생한다. 반응 기여 저장 용량이 있지만, 전기 화학적 반응에 관여하는 전기 화학적 사이클링 점진적 활성화 불안정, Mn 및 공동으로 참여하는 리튬 이온의 격자 산소로 인해 산소의 참여 용량 손실 보상과 불안정성 반응 (전압 감쇄의 결과로 감소된다) 상기 분명히 상기 결과는 상기 전기 화학적 사이클링 TEM 이미징 기술하는 동안 물질의 점진적인 손실에 의해 확인된다 고용량 리튬 풍부한 반응기구와 전압 붕괴 망간 계 재료를 제공하는 격자 산소의 참여 간의 상관 관계의 특성을 나타내 산소와, 전해질 재료를 재료의 손실을 증가시키고 더 심각한 전압 붕괴가 발생할 산소 전극과 반응하는 것으로 나타났다 (도입니다. 4).이 연구는 필요한 리튬이 풍부한 물질의 억제가 충전 중에 고전압 재료 격자 산소 이온 감쇠 전압을 증가시키는 것을 나타낸다 재료의 안정성 및 다른 요소는 전압 감소에 다른 영향을 미칩니다.이 정보는 대용량으로 설계되었습니다 어떠한 전압 감쇠 리튬 풍부 층상 리튬 산화물의 양극 재료가 제공 아이디어 실험 기준의 구조적 안정성. 또한, 이것은 방사광 긴주기 가전의 진화시 리튬 이온 전지에 대한 실시간 물질을 반응계 이용하여 제 실험 기법없고 성능 감쇠 메커니즘에 대한 실험적 작업이 방법과 실험 설계는 장시간주기 수명주기에서 배터리 및 배터리 재료의 고장 메커니즘에 대한 향후 연구에 중요한 참고 값을 제공합니다.
싱크로트론 방사선은 현장 전지 재료 연구에 전기 화학적 공정의 비파괴 반응 메커니즘에 대한 실험 다양한 기술을 제공 할 수 있습니다, E01 태스크 포스 연구팀은 배터리 연구 개발에 최선을 다하고있다 유 키안 사이 및 청정 에너지 물리학 연구소 현장 실험 방법, 우리는 화학 리뷰 (2017, 117, 13123-13186)와 계정에서 리뷰를 작성하고 최근에 초대 연구와 화학 연구 (2018, 51, 290-298) 및 기타 저널의 국제 대응의 시리즈를 만들었습니다 본 논문에서는 실험 방법 싱크로트론 방사선 전지 재료를 소개합니다. MOST 관련 작업 R & D 프로그램 (2016YFA0202500), NSFC 혁신 기금 인구 (51,421,002)에 집중되어, 중국 과학 아카데미와 청소년 사업의 중앙 조직부 백 수천 지원.
그림 1 리 1.2니켈 0.15공동 0.1Mn 0.55O2(a) 충전 및 방전 곡선 및 (b) 상이한 충전 및 방전주기에 대한 순환 전압 전류 곡선.
그림 2 리 1.2니켈 0.15공동 0.1Mn 0.55O2다양한 충전 및 방전 사이클에서 다른 원소의 X 선 흡수 스펙트럼.
그림 3 리 1.2니켈 0.15공동 0.1Mn 0.55O2다른 방전 주 산화 환원 반응 (a) 다른 요소 주 투고 상이한 충 방전 용량을 상기 전이 금속의 산화 환원 상이한 (c) (b) 전자 구조 변화 변경 리튬 이온 흡장 전위를 가지고 에너지 레벨 차이는 전압 감쇠와 관련이 있습니다.
도 4 (a) 및 (b) 전극의 전기 화학적 사이클링 후 입자의 3 차원 지형]. (e) 및 (f)주기 후, (c) 및 (d) 이전의 세공 크기 분포 통계 내부 환상 재료 입자 물질 입자의 내부 미세 기공 크기 분포 통계.
