Onderzoekers onthullen mysterie in Li-O2-batterijen

Home > Media > Onderzoekers onthullen mysterie in Li-o2-batterijen

De verdelingen en afmetingen van lithiumperoxide op de eindoppervlakken van C-AAO-elektroden en daarbinnen. CREDIT Prof. TAN Peng's team

De verdelingen en afmetingen van lithiumperoxide op de eindoppervlakken van C-AAO-elektroden en daarbinnen.
CREDIT
Het team van prof. TAN Peng

Abstract:
Met een hoge energiedichtheid zijn Li-O2-batterijen een ultramoderne batterijtechnologie geworden. In de Li-O2-batterij hebben de vorming en desintegratie van het ontladen product vast lithiumperoxide (Li2O2) een significant effect op de prestaties van de batterij. Eerdere onderzoeken werpen weinig licht op de vorm en distributie van Li2O2 binnenin, waardoor vragen over de trend en bijdragende factor van de interne verandering van Li2O2 in vorm en grootte onbeantwoord blijven.

Onderzoekers onthullen mysterie in Li-o2-batterijen

Hefei, China | Geplaatst op 30 september 2022

Onlangs ontwierp een team onder leiding van prof. TAN Peng van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen een met koolstof gecoate anodische aluminiumoxide (C-AAO) luchtelektrode met een zeer geordende, array -achtige structuur. Het team kreeg nieuwe inzichten in de plotse dood en reactieroutes van Li-O2-batterijen. Het werk werd gepubliceerd in Nano Letters.

Het onderzoeksteam ontwierp een speciale C-AAO-elektrode die gemakkelijk breekt en toch de distributie van producten behoudt, waardoor Li2O2-waarnemingen over de hele elektrode mogelijk zijn. Met behulp van elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) bepaalde het team de bijdragende factor aan plotselinge spanningsdaling en dood bij verschillende stroomdichtheden. Onderzoeksresultaten tonen aan dat kanaaldiameters bij kleine stromen de groei van toroidaal Li2O2 beperken, waardoor elektrodeblokkades ontstaan. Dus de plotselinge dood in spanning wordt geassocieerd met een grote ladingsoverdrachtsimpedantie en concentratiepolarisatie veroorzaakt door blokkering van de elektroden. Bij hoge stromen wordt de plotselinge dood toegeschreven aan de minder significante ladingsoverdrachtsimpedantie en concentratiepolarisatie van de snelle elektrochemische reacties.

Om het mechanisme van dergelijke reacties te vinden, voerde het onderzoeksteam bovendien een gedetailleerde analyse uit van het groeimodel van Li2O2 op de eindoppervlakken en het interieur van C-AAO-elektroden. Li2O2 op de eindoppervlakken wordt gevonden in drie ringkernmodellen. De meest voorkomende groeit "knuffelend" tegen de muur en vormt een onvolledige ring. De rest groeit ofwel zijdelings op het oppervlak, of in de vorm van kernen, die zich vormen op andere Li2O2-oppervlakken. Naarmate de stroomdichtheid toeneemt, wordt het toroidale Li2O2 in de elektrode waarschijnlijk bedekt door zijn uitgevlokte tegenhangers, wat aangeeft dat Li2O2 wordt geproduceerd langs de oppervlakken van de elektrode, in plaats van disproportionering in kanalen. Het team stelde een nieuwe groeiroute voor toroïdaal Li2O2 voor, waarbij Li2O2 dat tijdens de vroege groei op het Li2O2/elektrode-interface wordt gevormd, gerelateerd is aan de oppervlakteroute, gevolgd door lithiumperoxide (LiO2) in een oplossing die disproportioneel is rond Li2O2-deeltjes, die de oppervlakteroute en een onvolledige ring vormen.

Dit onderzoek leverde antwoorden op al lang bestaande vragen over het mechanisme van Li-O2-batterijen, evenals inzichten in verder ontwerp van elektroden.

####

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Jane Fan
Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: