لایه مواد اکسید کاتد 300Wh / kg یا ماده اصلی بیشتر داشتن یک باتری با چگالی یون لیتیوم انرژی بالا، به خصوص یک واحد ساختار سنگ نمک لی به دست آورد 2MnO 3واحد و یک ساختار لایه لایه شش ضلعی LiTMO 2لایه لیتیوم غنی مواد اکسید منگنز کاتد (لی تشکیل 1+xTM 1-xO2، یا می تواند به عنوان xLi نوشته شود 2MnO 3· (1-x) LiMO 2)، از آنجا که دو برابر نسل اول لیتیوم یون باتری مواد کاتد LiCoO 2برگشت پذیر ظرفیت ذخیره سازی لیتیوم و توجه زیادی (تا 300 mAh / g است). با این حال، مواد فروپاشی ولتاژ پایدار (محو شدن ولتاژ) چرخه الکتروشیمیایی، تنگنا بزرگ محدود کردن کاربرد عملی آنها. از آنجا که منگنز لیتیم غنی مواد بر اساس یک ساختار پیچیده و ترکیب شیمیایی، جبران هزینه در فرایندهای الکتروشیمیایی پیچیده همراه با تغییر ساختاری آهسته اتفاق می افتد، ساز و فروپاشی ولتاژ است، از عدم شناخت درست و شواهد تجربی قطعی شده است.
موسسه فیزیک، آکادمی علوم چین / آزمایشگاه های کلیدی انرژی مرکز ملی پکن پاک برای دانشیار پژوهشی فیزیک ماده چگال گروه E01 با آزمایشگاه ملی دکتر خی یو کیان بروکهاون در ایالات متحده Enyuan هو، یانگ محقق شیائو چینگ، Huolin شین، ملی آرگون محققان آزمایشگاه ژوئن لو، خلیل آمین و موسسه ملی استاندارد و فن آوری همکاری پرسنل تحقیقات با استفاده از در محل طیف سنجی اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری برای توصیف تصویربرداری سه بعدی پیشرفته از مطالعه دقیق از منگنز لیتیم مواد اکسید کاتد غنی از جاذب لایه مکانیسم فروپاشی ولتاژ (شکل 1)، نشان می دهد که اکسیژن شبکه یونی درگیر در واکنش اکسیداسیون کاهش در ارتباط با بی ثباتی از طبیعت و با نفوذ عناصر ولتاژ تضعیف متفاوت کاهش ولتاژ، و راه حل های مربوطه است. مطالعه به تازگی منتشر شده در - "انرژی طبیعی" (انرژی طبیعت، 2018، 3، 690-698)، مقاله ای تحت عنوان تکامل زوج ردوکس در Li- و مواد کاتد منگنز غنی و کاهش محو شدن ولتاژ با کاهش انتشار اکسیژن است.
طیف سنجی جذب اشعه ایکس با استفاده از تیم سینکروترون در رابطه با یک شبیه سازی باتری ویژه طراحی (شکل 2)، باتری لیتیوم-یون لیتیوم درجا مطالعه غنی مواد اکسید منگنز کاتد لایه (لی 1.2نیکل 0.15شرکت 0.1منگنز 0.55O2) های مختلف در یک مکانیسم واکنش ردوکس چرخه شارژ و تخلیه، کاتیونهای فلزات واسطه پیدا شده نیکل، کبالت، منگنز و آنیون های اکسیژن شبکه حالی که شرکت در واکنش های اکسیداسیون و کاهش، سهم ظرفیت ذخیره سازی لیتیوم و تکامل (شکل 3) با دوچرخه سواری الکتروشیمیایی رخ می دهد. در جایی که اکسیژن شبکه از یون لیتیوم شرکت در سهم واکنش ظرفیت ذخیره سازی بزرگ اما ناپایدار، منگنز و شرکت با الکتروشیمیایی دوچرخه سواری فعال سازی تدریجی در واکنش الکتروشیمیایی درگیر (و در نتیجه تضعیف ولتاژ کاهش می یابد) جبران خسارت از دست دادن ظرفیت و واکنش از بی ثباتی به دلیل مشارکت اکسیژن به وضوح به نتایج فوق نشان می دهد ماهیت ارتباط بین مشارکت اکسیژن شبکه برای ارائه یک ظرفیت بالا لیتیوم مکانیسم واکنش غنی و فروپاشی ولتاژ مواد مبتنی بر منگنز است که بیشتر توسط دست دادن تدریجی مواد در طی دوچرخه سواری الکتروشیمیایی تکنولوژی تصویربرداری TEM تایید اکسیژن و مواد الکترولیت واکنش نشان می دهند با استفاده از الکترود اکسیژن پیدا شد افزایش یافته است از دست دادن مواد و منجر به فروپاشی ولتاژ شدید تر (شکل 4). این مطالعه نشان می دهد که مهار مواد غنی لیتیوم لازم برای افزایش ولتاژ از شدت یون های اکسیژن مواد مشبک در یک ولتاژ بالا در طول شارژ ثبات، و اثر مواد مختلف در عناصر مختلف در حال حاضر در فروپاشی ولتاژ. این طرح یک محتوای اطلاعات بالا هیچ تضعیف ولتاژ و ثبات ساختاری لیتیوم لایه لایه اکسید لیتیم مواد کاتد غنی ایده ارائه شده و صورت تجربی. علاوه بر این، این تکنیک های تجربی اول با استفاده از تابش سنکروترون درجا مواد در زمان واقعی برای باتری های لیتیوم یونی در طول طولانی چرخه تکامل ظرفیت است و عملکرد مکانیسم تخریب کار تجربی. روش و طرح آزمایشی است و دارای ارزش مرجع مهم برای آینده از مکانیسم شکست باتری و مواد باتری چرخه چرخه عمر طولانی.
تابش سنکروترون می توانید انواع مختلفی از تکنیک تجربی برای مکانیسم واکنش غیر مخرب از فرایندهای الکتروشیمیایی در محل تحقیقات مواد سلولی ارائه، یو کیان خی و تمیز آزمایشگاه فیزیک انرژی که در آن تیم تحقیقاتی E01 نیروی کار به توسعه یک تحقیق باتری متعهد شده است در بعضی از روش درجا، ما را ساخته اند یک سری از مطالعات به تازگی دعوت همتایان بین المللی تحقیقات شیمیایی (2018، 51، 290-298) و مجلات دیگر برای نوشتن یک بررسی در بررسیهای شیمیایی (2017، 117، 13123-13186) و حساب در این مقاله از روش سنکروترون مواد باتری تابش تجربی معرفی می کند. کار بیشتر مربوط است به R & برنامه D (2016YFA0202500)، NSFC جمعیت صندوق نوآوری (51421002) متمرکز شده است، آکادمی علوم چین و وزارت سازمان مرکزی صد هزار نفر از پروژه های جوانان پشتیبانی می شود.
شکل 1 لی 1.2نیکل 0.15شرکت 0.1منگنز 0.55O2دیدگاه های مختلف در حاشیه شارژ و تخلیه (a) و منحنی شارژ و دشارژ (ب) voltammogram چرخه ای.
شکل 2 لی 1.2نیکل 0.15شرکت 0.1منگنز 0.55O2طیف جذب اشعه ایکس از عناصر مختلف در چرخه های مختلف شارژ و تخلیه.
شکل 3 لی 1.2نیکل 0.15شرکت 0.1منگنز 0.55O2مختلف واکنش تخلیه هفته ردوکس (الف) از عناصر مختلف هفته سهم شارژ و دشارژ مختلف ظرفیت؛ را (ب) الکترونیکی تغییر تغییر ساختاری لیتیوم یون پتانسیل ذخیره سازی؛ (ج) از انتقال ردوکس فلزی تفاوت سطح انرژی با کاهش ولتاژ مرتبط است.
شکل 4 (الف) و (ب) توپوگرافی سه بعدی از ذرات در الکترود و بعد از دوچرخه سواری الکتروشیمیایی؛ (ج) و (د) داخلی ذرات مواد حلقوی قبل از آمار توزیع اندازه micropore؛ پس از (ه) و (و) چرخه آمار توزیع اندازه ذرات داخلی میکروپور در ذرات ماده.
