利用原位X射线微计算机断层扫描研究锌-氧化银水系电池的退化模式
材料科学
2021-05-10 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
为满足日益增长的能源需求，必须更好地理解储能器件的退化机制。作为一种非破坏性工具，X射线计算机断层扫描（CT）已被电池界越来越多地用于进行原位实验以研究动态现象。然而，很少有人使用X射线CT在长循环寿命（>100次循环）下研究具有代表性的电池体系。在此，我们报道了锌-银电池的原位CT研究，并展示了集流体寄生析气在长期存储和循环过程中的影响。我们设计了性能具有代表性的原位CT电池，其可在12.5 mAh/cm^2的高面容量下实现>250次循环。结合电化学实验，利用微尺度CT（MicroCT）揭示了集流体寄生析气的影响。通过循环和高温测试，对ZnO的体积膨胀与演化以及锌的消耗进行了量化。随后，这些实验见解被用于开发具有电化学相容集流体的更大尺寸4 cm^2电池。据此，我们展示了4 cm^2尺寸电池在12.5 mAh/cm^2高容量下超过325次循环。本工作表明，用于长循环寿命研究的原位X射线CT可应用于考察多种其他电池化学体系以改善其性能。
引用
@article{arxiv.2105.03411,
title = {Investigating Degradation Modes in Zn-AgO Aqueous Batteries with $\textit{In-Situ}$ X-ray Micro Computed Tomography},
author = {Jonathan Scharf and Lu Yin and Christopher Redquest and Ruixiao Liu and Xueying L. Quinn and Jeff Ortega and Xia Wei and Joseph Wang and Jean-Marie Doux and Ying Shirley Meng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.03411},
year = {2021}
}
备注
20 Pages and 6 Figures