锂离子电池内部单颗粒与电解质异质性的三维原位光学成像
材料科学
2022-07-27 v1
摘要
理解电池材料中的（脱）锂异质性是确保最优电化学性能和开发更好储能器件的关键。然而，由于微观电极颗粒复杂的三维形貌、固相与液相反应物的参与，以及相关时间尺度范围（数秒至数小时），这仍然具有挑战性。在此，我们克服了这一问题，展示了使用台式激光扫描共聚焦显微镜对电池中单颗粒及电解质内的锂离子动力学进行同步三维原位测量。我们考察了两种已知存在插层异质性的重要技术阴极材料：LixCoO2和LixNi0.8Mn0.1Co0.1O2。我们捕获了锂相前端的单颗粒表面到核心传输速度，以及体积变化——及其颗粒间异质性——作为C倍率的函数，并与先前的整体测量进行了基准比较。此外，我们可视化了循环过程中颗粒内部及表面的异质性，并成像了液态电解质内空间非均匀浓度梯度的形成。重要的是，我们概述了在诸如电池插层化合物等吸收性和多次散射材料内部进行光学成像的条件。
引用
@article{arxiv.2207.13073,
title = {Three-dimensional operando optical imaging of single particle and electrolyte heterogeneities inside Li-ion batteries},
author = {Raj Pandya and Lorenzo Valzania and Florian Dorchies and Fei Xia and Jeffrey Mc Hugh and Angus Mathieson and Jien Hwee Tan and Thomas G. Parton and Michael De Volder and Jean-Marie Tarascon and Sylvain Gigan and Hilton B. de Aguiar and Alexis Grimaud},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.13073},
year = {2022}
}
备注
29 pages, 6 figures