Joule:固態(tài)電池合金負(fù)極循環(huán)過程中的應(yīng)力演變 2023年11月3日 上午9:10 ? 頭條, 干貨, 頂刊 ? 閱讀 10 合金負(fù)極有望實(shí)現(xiàn)高能固態(tài)電池(SSB),但它們在充放電過程中的顯著體積變化會導(dǎo)致全固態(tài)環(huán)境中的結(jié)構(gòu)和機(jī)械退化。因此,了解合金負(fù)極固態(tài)電池中的材料演變和機(jī)械應(yīng)力之間的關(guān)系至關(guān)重要。 美國佐治亞理工學(xué)院Matthew T. McDowell等人研究了含硅、錫和銻活性材料的復(fù)合負(fù)極以及銀礦型電解質(zhì)和LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2正極的電池內(nèi)的應(yīng)力(堆壓)演變。 作者證明,在充放電過程中,相對較大的(1–2 MPa)應(yīng)力波動取決于復(fù)合材料的材料和性質(zhì)。該電池設(shè)計(jì)中測量的單軸堆疊壓力變化與SSB預(yù)期的其他電池設(shè)計(jì)相關(guān),包括軟包電池,因?yàn)镾SB通常在施加單軸堆疊壓力的情況下運(yùn)行。 這里測得的應(yīng)力變化是由于鋰在負(fù)極材料中的偏摩爾體積很大,而由于NMC-111中鋰的偏摩爾體積較低,正極的貢獻(xiàn)很小。這些應(yīng)力測量可以深入了解活性材料中的轉(zhuǎn)變過程以及循環(huán)過程中電極結(jié)構(gòu)的變形。 圖1 電池內(nèi)負(fù)極/LPSC/正極堆疊示意圖 此外,還觀察到顆粒大小對應(yīng)力演化的影響,顆粒越小,應(yīng)力越低。該研究表明,多種合金材料可用于在SSB中的復(fù)合電極中實(shí)現(xiàn)高容量,伴隨而來的大體積變化會導(dǎo)致應(yīng)力變化,這在設(shè)計(jì)這些系統(tǒng)時(shí)必須加以考慮。 SSE本身的機(jī)械性能和固態(tài)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)在復(fù)合電極的變形和機(jī)械退化行為中起著重要作用,未來有必要研究這些問題。與鋰金屬相比,由于鋰金屬的高容量,人們對合金基負(fù)極的關(guān)注相對較少,但這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了合金材料用于穩(wěn)定SSB的前景,并證明了控制這些材料的化學(xué)機(jī)械相互作用的必要性。 圖2 合金負(fù)極循環(huán)前后的形貌 Stress evolution during cycling of alloy-anode solid-state batteries. Joule 2021. DOI: 10.1016/j.joule.2021.07.002 原創(chuàng)文章,作者:科研小搬磚,如若轉(zhuǎn)載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.xiubac.cn/index.php/2023/11/03/0ae4494dcc/ 電池 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 成均館大學(xué)AEM:高壓運(yùn)行的低鎳層狀正極材料有望替代高鎳正極 2023年10月18日 Nano Energy:Ru單原子摻入連續(xù)MoS2-Mo2C異質(zhì)結(jié)構(gòu)用于高性能和穩(wěn)定的水分解 2023年10月15日 IF=62.1!Chemical Reviews超級綜述:過去25年,離子液體在催化中的應(yīng)用! 2024年5月7日 蘇大李彥光InfoMat: 鋰硫電池到其他金屬-S電池的知識和經(jīng)驗(yàn)移植 2023年10月15日 張會剛/朱慶山團(tuán)隊(duì)Nature子刊:雙原子催化,8電子轉(zhuǎn)移也不懼! 2023年10月4日 孫靖宇/李亞運(yùn)ACS Nano:單原子Co-Nx分散體植入的雙功能纖維骨架助力長壽命鋰硫全電池 2023年10月27日