离子束用于锂离子电池金属组件的锂化分析
材料科学
2026-03-16 v1 化学物理
摘要
金属组件广泛用作锂离子电池的电流收集器、阴极和衬层。在单一组件中集成这些功能可提高电池能量密度并简化其设计。然而，这种多功能组件必须满足严格要求，包括高且可逆的 Li 储存容量、快速的锂化/去锂动力学、机械稳定性和安全性。通过其与离子束的相互作用，对六种单原子金属 (Mg、Zn、Al、Ag、Sn 和 Cu) 进行锂化行为筛选，这些样品经过电化学测试，处于弱和强锂化 regimes。不同的锂化 regimes 允许我们区分锂化过程的热力学和动力学方面。使用三种离子类型确定 Li 深度轮廓： 用于核反应分析 (NRA)， 用于回弹散射 (RBS)，和 用于聚焦离子束 (FIB) 铣削。研究揭示了三种锂化行为：(i) Zn、Al、Sn 形成纯锂合金；(ii) Mg、Ag 创建锂嵌段固溶体；(iii) Cu 作为锂化屏障。NRA 和 RBS 提供直接且定量的数据，为理解 LIB 组件中的锂化过程提供了更全面的认识。这些发现与我们的 ab-initio 模拟结果良好吻合，建立了电化学特征与基本热力学参数之间的直接关联。
引用
@article{arxiv.2508.21017,
title = {Lithiation Analysis of Metal Components for Li-Ion Battery using Ion Beams},
author = {Arturo Galindo and Neubi Xavier and Noelia Maldonado and Jesús Díaz-Sánchez and Carmen Morant and Gastón García and Celia Polop and Qiong Cai and Enrique Vasco},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.21017},
year = {2026}
}
备注
33 pages, one graphical abstract and 9 figures