比較鋰離子電池薄電極和厚電極的鋰化過程
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-14 15:06
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Koenig表示，高分辨X射線衍射等其他方法可以提供電化學(xué)過程中的詳細結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，但是該方法通常會使材料的平均體積變大。同樣地，x射線相位成像技術(shù)可以顯示電池電解質(zhì)中的含鹽濃度，但是該技術(shù)只能用于特殊的光譜化學(xué)電池，而且只能獲取電極區(qū)域間的成分信息。
為了獲取更多詳細信息，研究人員利用中子，在橡樹嶺國家實驗室高通量同位素反應(yīng)堆（HighFluxIsotopeReactor）的冷中子成像束線上進行了研究。
比較鋰離子電池薄電極和厚電極的鋰化過程，對于理解不均勻性（機械、結(jié)構(gòu)、傳輸和動力學(xué)特性的局部變化）對電池壽命和性能的影響至關(guān)重要。局部不均也會導(dǎo)致電池電流、溫度、充電狀態(tài)和老化的不均。一般來說，隨著電極厚度的增加，不均勻性對電池性能的不利影響也會增加。但是，如果可以將更厚的電極用于電池，且不影響其他因素，將有助于提高電池的儲能能力。
在最初的實驗中，薄電極樣品的鈦酸鋰厚度為0.738mm，鈷酸鋰厚度為0.463mm，而厚電極樣品的鈦酸鋰厚度為0.886mm，鈷酸鋰厚度為0.640mm。
Koenig表示：“我們的目標(biāo)是研發(fā)一個模型，幫助了解如何改變電極結(jié)構(gòu)，如改變材料的方向和分布，從而改善離子的傳輸性能。利用每個樣本在不同時間點的成像，我們能夠繪制出電池中鋰離子分布的二維地圖。未來，我們計劃在中子束中旋轉(zhuǎn)樣本，以提供三維信息，更詳細地揭示不均勻性對于鋰離子傳輸性能的影響”。了解鋰在電池電極中的運動方式，對于設(shè)計能夠以更快速度進行充放電的電池非常重要，改善鋰在電極中的運動可以使電池的充電速度更快。
弗吉尼亞大學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程副教授GaryKoenig表示：“如果電極相對較厚，鋰離子通過多孔材料和隔膜結(jié)構(gòu)進行傳輸可以限制充放電速率。為了研發(fā)提高鋰離子在充滿電解質(zhì)的電極多孔空隙區(qū)域的輸運性能的方法，我們首先需要能夠跟蹤電池在充放電過程中離子的傳輸和分布。”
為了獲取更多詳細信息，研究人員利用中子，在橡樹嶺國家實驗室高通量同位素反應(yīng)堆（HighFluxIsotopeReactor）的冷中子成像束線上進行了研究。
比較鋰離子電池薄電極和厚電極的鋰化過程，對于理解不均勻性（機械、結(jié)構(gòu)、傳輸和動力學(xué)特性的局部變化）對電池壽命和性能的影響至關(guān)重要。局部不均也會導(dǎo)致電池電流、溫度、充電狀態(tài)和老化的不均。一般來說，隨著電極厚度的增加，不均勻性對電池性能的不利影響也會增加。但是，如果可以將更厚的電極用于電池，且不影響其他因素，將有助于提高電池的儲能能力。
在最初的實驗中，薄電極樣品的鈦酸鋰厚度為0.738mm，鈷酸鋰厚度為0.463mm，而厚電極樣品的鈦酸鋰厚度為0.886mm，鈷酸鋰厚度為0.640mm。
Koenig表示：“我們的目標(biāo)是研發(fā)一個模型，幫助了解如何改變電極結(jié)構(gòu)，如改變材料的方向和分布，從而改善離子的傳輸性能。利用每個樣本在不同時間點的成像，我們能夠繪制出電池中鋰離子分布的二維地圖。未來，我們計劃在中子束中旋轉(zhuǎn)樣本，以提供三維信息，更詳細地揭示不均勻性對于鋰離子傳輸性能的影響”。了解鋰在電池電極中的運動方式，對于設(shè)計能夠以更快速度進行充放電的電池非常重要，改善鋰在電極中的運動可以使電池的充電速度更快。
弗吉尼亞大學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程副教授GaryKoenig表示：“如果電極相對較厚，鋰離子通過多孔材料和隔膜結(jié)構(gòu)進行傳輸可以限制充放電速率。為了研發(fā)提高鋰離子在充滿電解質(zhì)的電極多孔空隙區(qū)域的輸運性能的方法，我們首先需要能夠跟蹤電池在充放電過程中離子的傳輸和分布。”
