纯金属锂是一种很有前途的替代graphite-based阳极目前用于电动汽车电池。它可以极大地减少电池重量和大大延长驾驶电动汽车相对于现有技术的范围。但在锂金属电池可用于汽车,科学家必须首先弄清楚如何延长其寿命。
领导的一项新的研究——彼得•哈里发,化学家在美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室和石溪大学——;跟踪锂金属沉积和删除从电池阳极时骑自行车发生故障时如何找到线索。这项工作发表在一个特殊的问题电化学学会》杂志上纪念诺贝尔奖获得者的贡献电池研究员John Goodenough喜欢哈里发是电池500财团研究小组的成员之一。
“在一个好的电池,锂镀(沉积)和剥离(删除)将是相同的在电极表面上的所有位置,”哈里发说。“我们的研究结果表明,很难去除锂在某些地方,这意味着有问题。通过识别问题的原因,我们可以找出如何摆脱他们,使更好的电池更高的能力和更长的寿命。”
哈里发和他的同事进行了研究,运用强烈的x射线在先进的光子源,美国能源部科学办公室用户设备能源部阿尔贡国家实验室的。亚博老虎机网登录他们跟踪锂从阴极和阳极穿梭在一个完整的充电和放电周期。
“x射线可以看到穿过电池,让我们很快地使许多测量跟踪随着电池的变化会发生什么,”哈里发说。”我们所知,从来没有人能够使用x射线图锂穿梭而它发生。”
一个挑战:锂原子很难看到使用x射线。少量的锂原子的微弱信号,在阴极和阳极之间可以很容易被强信号发出的其他材料组成电池——;包括信号,将来自大量的纯金属锂阳极锂。亚博网站下载
应对这一挑战,哈里发的团队设计了一个使用一个“裸”阳极——电池;至少对预先存在的锂的存在。这使得信号的穿梭于锂离子更容易测量。
然后他们做了一个研究比较两种不同的阳极材料——;铜和钼-;锂离子沉积纯金属锂提取后这些电池的阴极材料在操亚博网站下载作期间。这使得研究人员遵循统一金属锂是如何添加和删除从阳极表面。
比较这个过程使用铜和钼阳极也提供了一个机会来识别这两种金属之间的差异可能是丰硕的设计改进的电池。使用这个设置,团队绘制出锂电极在场,而细胞维持在充电和放电的不同阶段。
花了大约一个小时收集地图与数以百计的数据点。映射的数据可以用来识别发生了变化,由于充电和放电的电池,但数据收集的过程太缓慢变化发生后是有用的。跟踪变化发生,科学家们使用更快速数据收集程序扫描的一个小子集10 pixel-specific位置在电池循环一遍又一遍。
”我们做了地图,而电池处于休眠状态,从0开始的能力,然后把像素测量作为我们收取一半的能力。然后我们停止充电,让另一个地图,然后恢复pixel-specific测量而充电满负荷。然后我们排出细胞,同时继续交替映射和像素扫描,停止收集地图一半放电和放电,“哈里发解释道。
结果显示变化
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