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Nat. Mater.:晶粒幾何形狀對(duì)多孔插層電極電化學(xué)性能的影響

 更新時(shí)間:2023-11-03 點(diǎn)擊量:839
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主要內(nèi)容


自鋰離子電池出現(xiàn)以來(lái),其理論容量及應(yīng)用潛力仍尚未實(shí)現(xiàn)。這主要是由于在電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建方面依然存在挑戰(zhàn),使其整個(gè)內(nèi)部空間能夠可逆地用于離子存儲(chǔ)。由相同材料和相同規(guī)格構(gòu)建的電極,僅在組成晶粒的尺寸和幾何形狀方面有所不同,但在極化、應(yīng)力積累和容量衰減方面會(huì)表現(xiàn)出明顯的差異。

在這篇文章中,研究團(tuán)隊(duì)使用操作同步加速器X射線衍射和能量色散X射線衍射(EDXRD),探討了V2O5作為模型相變陰極中鋰化誘導(dǎo)相變的顯著晶粒幾何相關(guān)修飾機(jī)制起源。觀察到相共存狀態(tài)的顯著調(diào)制是晶粒幾何形狀的函數(shù)。具體而言,納米尺寸的球形V2O5晶粒穩(wěn)定了亞穩(wěn)相,以避免形成大的失配應(yīng)變。

空間分辨EDXRD測(cè)量表明,晶粒幾何形狀強(qiáng)烈地改變了多孔陰極結(jié)構(gòu)的曲率。在包括微米大小的薄片電極結(jié)構(gòu)中,更大的離子傳輸限制導(dǎo)致電極厚度上鋰化不均勻性。這些結(jié)果確立了粒子幾何對(duì)亞穩(wěn)相區(qū)和電極曲率的修正可作為實(shí)現(xiàn)插層陰極的關(guān)鍵設(shè)計(jì)原則。


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其中使用巨力光電代理的kSA MOS 原位薄膜應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng) (k-Space Associates)進(jìn)行實(shí)時(shí)應(yīng)力測(cè)量,監(jiān)測(cè)襯底曲率的變化。MOS測(cè)量檢測(cè)電極襯底背面曲率的變化,從樣品表面反射并捕獲平行激光束陣列在CCD相機(jī)上。

產(chǎn)品推薦

1. kSA MOS 原位薄膜應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng) 采用非接觸激光MOS技術(shù),不但可以對(duì)樣品表面應(yīng)力分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,而且還可以進(jìn)行樣品表面二維應(yīng)力、曲率成像分析。您可自行定義選擇使用任意一個(gè)或者一組激光點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,并且這種設(shè)計(jì)始終保證所有陣列的激光光點(diǎn)始終在同一頻率運(yùn)動(dòng)或掃描,從而有效的避免了外界振動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,同時(shí)提高了測(cè)試的分辨率,適合各種材質(zhì)和厚度薄膜應(yīng)力分析。


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2. kSA ACE 原位MBE束流監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 是一種高靈敏度的在線原位原子束流監(jiān)測(cè)設(shè)備,它利用原子吸收光譜的原理來(lái)測(cè)量對(duì)應(yīng)原子種類(lèi)的通量率。該設(shè)備可實(shí)時(shí)原位檢測(cè)原子束流密度、生長(zhǎng)速率,實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜成分精確控制。

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文獻(xiàn)信息


Effect of crystallite geometries on electrochemical performance of porous intercalation electrodes by multiscale operando investigation
Yuting Luo, Yang Bai, Aashutosh Mistry, Yuwei Zhang, Dexin Zhao, Susmita Sarkar, Joseph V. Handy, Shahed Rezaei, Andrew Chihpin Chuang, Luis Carrillo, Kamila Wiaderek, Matt Pharr, Kelvin Xie, Partha P. Mukherjee, Bai-Xiang Xu and Sarbajit Banerjee


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