7Li MRIを用いたリチウム電池における微細構造のリチウム金属成長と電解質塩の枯渇を相関させる
Hee Jung Chang1, Andrew J Ilott2, Nicole M Trease3
1Department of Chemistry, Stony Brook University , Stony Brook, New York 11794-3400, United States.
Journal of the American Chemical Society
|November 3, 2015
まとめ
リチウムデンドライトの増殖は,充電電池の安全性に関するリスクであり, in situ (7) Li磁気共鳴画像を用いてよりよく理解できます. この技術は,電解質濃度グラデーションと,充電中の微細構造とデンドライト形成を相関させます.
科学分野:
- 電気化学
- 材料科学
- 磁気共鳴画像検査
背景:
- リチウムイオンおよび充電電池のリチウムデンドライトの増殖は,重大な安全リスクをもたらします.
- バッテリーの安全性にとって,作業条件下でのデンドライト形成メカニズムを理解することは極めて重要です.
研究 の 目的:
- エレクトロライト濃度グラデーションとリチウム微細構造/デンドライトの成長との関係を調査する.
- リチウム金属の電極と電解質を研究するための磁気共鳴画像 (MRI) を開発し,現地で使用する.
主な方法:
- 立体 (7) リチウム磁気共振画像 (MRI) を対称リチウム細胞で実施した.
- 化学シフト (CS) イメージングは,リチウム金属電極の微細構造の成長を分析するために使用されました.
- MRIデータを解釈し,電流密度と相関する簡単なメトリックが開発されました.
主要な成果:
- 充電の開始からアノド表面で発起したモッシー微細構造の成長.
- デンドライトの成長は後に誘発され,高い充電率で電解質の枯渇と相関していました.
- 塩の枯渇によって引き起こされない明確なデンドライトの成長メカニズムが低い電流で観察されました.
結論:
- In situ (7) のMRIは,異なる微細構造とデンドライトの成長を効果的に区別します.
- 電解質の枯渇は,高い充電率でデンドライトの発生に大きく影響する.
- MRIアプローチは,固体電極プロセスと電解質成分濃度とを結びつける.
