钜大LARGE | 点击量:1318次 | 2018年06月23日
国外科研人员成功实现锂电池可视化锂化过程
锂离子电池是一种高容量长寿命环保电池,具有诸多优点,广泛应用于储能、电动汽车、便携式电子产品等领域。随着社会的发展,各应用领域,特别是电动汽车的发展,对锂离子电池的比能量、寿命、安全性和价格提出了更高的要求。
因此,我们必须更深层次地认识电池中高度复杂的电化学传输机制。而正负极极片的微观结构与电池的电化学性能密切相关,许多科学家致力于研究电极材料以及充放电机理。如果我们能够在充放电过程中可视化微观结构的演变,那么,就能更好地理解电池机理,为电池设计优化,甚至开发下一代电池提供有利依据。
计算机辅助的X射线断层扫描(XCT)成像技术是一种高分辨率、无损伤,非破坏性的成像技术,可以定性和定量分析材料的结构和性能。XCT已被证明可以多尺度上可视化电池各组分的微结构演变,并作为一种有效的工具,可用于诊断电池失效机理。XCT也被用来研究锂离子电池电极材料的微结构特性。
此外,连续的三维图像就可以形成4D(3D+时间)分析,包括可能的原位检测和在线检测(例如电化学测试中XCT成像)。
瑞典隆德大学和英国伦敦大学学院的科学家们使用4D计算机辅助的X射线断层扫描(XCT)成像技术可视化硅基电极的第一次锂化过程。
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
硅基电极在锂化过程中会出现剧烈的体积变化,甚至超过300%。这将导致电池各组件明显地机械变形,甚至破坏失效。作者期望可视化锂化过程,认识体积变化的机理。