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연구원들은 Li-o2 배터리 내부의 미스터리를 밝힙니다.

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C-AAO 전극 끝단면과 내부의 과산화리튬 분포 및 크기. 신용 TAN Peng 교수 팀
C-AAO 전극 끝단면과 내부의 과산화리튬 분포 및 크기.
신용
TAN Peng 교수팀

요약 :
높은 에너지 밀도로 Li-O2 배터리는 최첨단 배터리 기술이 되었습니다. Li-O2 배터리 내부에서 방전된 고체 과산화리튬(Li2O2)의 생성 및 분해는 배터리 성능에 큰 영향을 미칩니다. 이전 연구에서는 내부 Li2O2의 형태와 분포에 대해 거의 밝히지 않아 내부 Li2O2의 형태와 크기 변화의 경향과 기여 요인에 대한 의문을 제기했습니다.

연구원들은 Li-o2 배터리 내부의 미스터리를 밝힙니다.


중국 허페이 | 게시일: 30년 2022월 XNUMX일

최근 중국과학원 중국과학기술대학(USTC)의 TAN Peng 교수가 이끄는 팀은 탄소 코팅된 양극 산화알루미늄(C-AAO) 공기 전극을 설계했습니다. - 같은 구조. 팀은 Li-O2 배터리의 급사 및 반응 경로에 대한 새로운 통찰력을 얻었습니다. 이 작업은 Nano Letters에 게재되었습니다.

연구팀은 쉽게 부서지지만 제품 분포를 보존하는 특수 C-AAO 전극을 설계하여 전극 전체에 걸쳐 Li2O2를 관찰할 수 있습니다. 연구팀은 전기화학적 임피던스 분광법(EIS)을 사용하여 다양한 전류 밀도에서 급격한 전압 강하 및 사망에 기여하는 요인을 결정했습니다. 연구 결과에 따르면 작은 전류에서 채널 직경은 환상형 Li2O2의 성장을 제한하여 전극 막힘을 유발합니다. 따라서 전압의 갑작스런 죽음은 전극 막힘으로 인한 큰 전하 전달 임피던스 및 농도 분극과 관련이 있습니다. 높은 전류에서 서든 데스는 빠른 전기화학 반응으로 인한 전하 전달 임피던스와 농도 분극이 덜 중요하기 때문입니다.

또한, 이러한 반응의 메커니즘을 찾기 위해 연구팀은 C-AAO 전극의 단면과 내부에서 Li2O2의 성장 모델에 대한 상세한 분석을 수행했다. 끝면의 Li2O2는 2개의 토로이드 모델에서 발견됩니다. 가장 흔한 것은 벽을 "껴안고" 자라며 불완전한 고리를 형성합니다. 나머지는 표면에서 측면으로 성장하거나 다른 Li2O2 표면에서 형성되는 핵의 형태로 성장합니다. 전류 밀도가 증폭됨에 따라 전극 내부의 환상형 Li2O2는 응집된 대응물에 의해 덮일 가능성이 있으며, 이는 Li2O2가 채널 내부의 불균형 때문이 아니라 전극 표면을 따라 생성됨을 나타냅니다. 연구팀은 초기 성장 동안 Li2O2/전극 계면에서 형성된 Li2O2가 표면 경로와 관련이 있고, 이어서 Li2O2 입자 주위에 불균형한 용액 내 과산화리튬(LiO2)이 표면 경로 및 표면 경로를 덮는 환상형 Li2OXNUMX의 새로운 성장 경로를 제안했다. 불완전한 고리를 형성합니다.

이 연구는 Li-O2 배터리의 메커니즘에 대한 오랜 질문에 대한 답변과 추가 전극 설계에 대한 통찰력을 제공했습니다.

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연락처 :
제인 팬
중국 과학 기술 대학교

저작권 © 중국 과학 기술 대학

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