Слоистый оксидный катодный материал является ключевым материалом для достижения литий-ионных батарей с высокой энергией энергии выше 300 Вт / кг. Особенно структурной единицей каменной соли Li 2MnO 3И шестиугольный слоистый структурный блок LiTMO 2Получен богатый литием материал из слоистого оксидного катода на основе марганца (Li 1+xTM 1-xO2, или может быть записана как xLi 2MnO 3· (1-х) LiMO 2), поскольку он имеет в два раза положительный электродный материал LiCoO литиево-ионного аккумулятора первого поколения 2Реверсивная емкость запоминающего устройства лития и много внимания (до 300 мА · ч / г). Однако таких материалы распад замедленного напряжения (напряжение замирание) электрохимическое цикл, основное узкое место ограничивает их практическое применение. Так как литий-марганцево-богатые материалы на основе имеют сложную структуру и химический состав, компенсация заряда происходит в сложных электрохимических процессах, сопровождающихся медленными структурных изменениями, механизм распада напряжения является отсутствие точных знаний и убедительных экспериментальных доказательств.
Институт физики Китайской академии наук / лаборатория энергии Пекин Национальный центр чистого для конденсированных сред Группа физики E01 научный сотрудник доктор Ю. Си Цянь Брукхейвенской национальной лаборатории в США Enyuan Ху, исследователь Сяо-Цин Ян, Huolin Синь, Арагонской национальной лабораторные исследователи июня Lu, Халиль Амин и национальный институт стандартов и технология научных кадров сотрудничество путем на месте рентгеновской спектроскопии и просвечивающая электронная микроскопия для характеристики передовой трехмерной визуализации подробного изучения абсорбирующего богатых литий марганец оксид материала катод Layered механизмы затухания напряжения (фиг. 1), иллюстрирует ионной решетки кислорода, участвующих в окислительно-восстановительной реакции, связанной с нестабильностью природы и влиянием ослабления напряжения элементов различного ослабления напряжения, и соответствующих решений. недавно опубликованное исследование в - «природной энергии» (энергии природы, 2018, 3, 690-698), в статье, озаглавленной Эволюция окислительно-восстановительных пар в Li- и Mn-богатых катодных материалов и смягчения замирания напряжения путем снижения высвобождения кислорода.
Исследовательская группа использовала технологию рентгеновской абсорбционной спектроскопии синхротронного излучения в сочетании со специально разработанной аналоговой батареей (рис.2) для изучения литий-ионного аккумулятора с литиево-марганцевым слоистым оксидным катодным материалом in situ. 1.2Ni 0.15Колорадо 0.1Миннесота 0.55O2В механизме окислительно-восстановительной реакции различных циклов заряда и разряда было обнаружено, что катионы переходных металлов Ni, Co, Mn и анионы решетчатого кислорода участвуют в окислительно-восстановительной реакции, способствуют накоплению лития и развиваются с помощью электрохимического цикла (рис.3). Среди них ионы решетчатого кислорода участвуют в реакции, внося вклад в большое количество емкости для хранения лития, но нестабильны. Mn и Co постепенно участвуют в электрохимической реакции с электрохимическим циклом (восстановление приводит к распаду напряжения) и компенсируют потери мощности, вызванные участием кислорода в реакционной нестабильности. Вышеприведенные результаты ясно показывают существенную взаимосвязь между механизмом реакции участия решетчатого кислорода в реакции большой емкости и распадом напряжения богатых литием материалов на основе марганца. Кроме того, метод трехмерной визуализации просвечивающей электронной микроскопии подтвердил, что материал постепенно теряется во время электрохимического цикла. Кислород и обнаружение того, что электролит реагирует с материалом электрода, усугубляет потерю кислорода в материале и приводит к более сильному распаду напряжения (рисунок 4). Это исследование показывает, что подавление распада напряжения богатых литием материалов требует увеличения ионов ионов решетки в материале во время зарядки высокого напряжения. Стабильность и различные элементы материала оказывают различное влияние на распад напряжения. Эта информация предназначена для высокопроизводительных Литий-обогащенный слоистый оксидный литиевый аккумуляторный катодный материал со стабильной структурой и без затухания напряжения обеспечивает идеи и экспериментальную основу. Кроме того, это первый раз в реальном времени исследование эволюции валентного состояния литиево-ионных аккумуляторных материалов в процессе длительной циркуляции с использованием экспериментальной технологии синхротронного излучения. Экспериментальная работа по механизму ослабления производительности. Этот метод и экспериментальный дизайн имеют важное справочное значение для будущих исследований механизма отказа в батареях и батареях в длительном жизненном цикле.
Синхротронное излучение может обеспечить разнообразие экспериментальных методов неразрушающего механизма реакции электрохимических процессов на месте исследования клеточных материалов в, Ю. Цянь Xi и чистая лаборатория физики высоких энергий, где исследовательская группа E01 Целевой группа была привержена развитию исследований батареи в точке экспериментальных методов, мы сделали ряд исследований недавно приглашенных и международных партнеров в химических исследований (2018, 51, 290-298) и других журналах, чтобы написать рецензию в Chemical Reviews (2017, 117, 13123-13186) и счетов в данной статье рассматривается экспериментальный метод синхротронного материалов излучения батареи. MOST-исковая работа была сосредоточена на R & программе D (2016YFA0202500), NSFC населения инновационного фонда (51421002), Китайская академия наук и Департамент Центральной организации Сто тысяч молодежных проектов поддерживается.
Рисунок 1 Li 1.2Ni 0.15Колорадо 0.1Миннесота 0.55O2(а) кривые заряда и разряда и (б) кривые циклической вольтамперометрии для различных циклов заряда и разряда.
Рисунок 2 Li 1.2Ni 0.15Колорадо 0.1Миннесота 0.55O2Спектры рентгеновского поглощения различных элементов в разных циклах заряда и разряда.
Рисунок 3 Li 1.2Ni 0.15Колорадо 0.1Миннесота 0.55O2Реакции окислительно-восстановительных реакций различных циклов заряда и разряда (а) Вклад различных элементов в емкость при различных циклах заряда и разряда; (б) Изменения в потенциале хранения ионов лития из-за изменений в электронной структуре; (с) Различные окислительно-восстановительные реакции переходного металла Разность уровней энергии связана с ослаблением напряжения.
Фиг.4 (а) и (б) трехмерный рельеф частиц в электроде и после электрохимической велосипедной;. (С) и (г) внутренние частицы циклических материала перед статистикой распределения размеров микропор, после того, как (е) и (ж) цикла Внутренняя статистика распределения размеров пор микропоры в материальных частицах.
