水系电解液中 LiMn2O4 正极稳定性的见解
材料科学
2023-12-20 v1
摘要
LiMn2O4 (LMO) 正极在水系电解液中循环时表现出极高的稳定性，这与它在锂离子电池（LIB）传统有机电解液中的行为形成鲜明对比。为了阐明这种独特行为背后的机制，我们采用了非常规的表征技术，包括可变能量正电子湮没寿命谱（VEPALS）、针尖增强拉曼光谱（TERS）和宏观拉曼光谱（毫米级激光光斑）。这些在电池领域仍鲜有探索的技术在不同长度尺度上提供了互补信息，揭示了此前隐藏的特征。VEPALS 提供了原子尺度的见解，揭示了随循环趋于坍塌的阳离子缺陷和亚纳米孔隙。TERS 在表面的纳米尺度范围内工作，捕捉到了 Mn3O4 的存在及其随循环的溶解，阐明了运行过程中的动态变化。此外，TERS 突出显示了晶界处 SO42- 的积累。宏观拉曼光谱聚焦于微米尺度，描绘了正极长程有序的微小变化，表明在运行条件下晶体质量缓慢但渐进的损失。整合这些技术对水系电解液中 LMO 正极稳定性提供了全面评估，为相和缺陷演化提供了多方面的见解，有助于合理化其相较于传统有机电解液具有此种稳定性的起源。我们的发现推进了对 LMO 在水系环境中行为的理解，并为其在下一代 LIB 中的发展提供了指导。
引用
@article{arxiv.2312.11992,
title = {Insights into the LiMn2O4 Cathode Stability in Aqueous Electrolyte},
author = {Juan Carlos Gonzalez-Rosillo and Maxim Guc and Maciej Oskar Liedke and Maik Butterling and Ahmed G. Attallah and Eric Hirschmann and Andreas Wagner and Victor Izquierdo-Roca and Federico Baiutti and Alex Morata and Albert Tarancon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.11992},
year = {2023}
}