電気化学的脱塩誘導構造の局所的な原子スケール観測 動作する全固体電池におけるLiCoO2カソッドの進化
Yue Gong1,2, Jienan Zhang1, Liwei Jiang1
1Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, China.
Journal of the American Chemical Society
|March 10, 2017
まとめ
動作中の固体電池の 原子規模の変化を観察する 新しい方法を開発しました この研究は,リチウム・コバルト酸化物のカトドがナノ結晶に変換され,バッテリーの設計を改善するための洞察を提供することを明らかにしています.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- ナノテクノロジー
背景:
- 完全固体電池 (SSB) は,従来のリチウムイオン電池と比較して安全性とエネルギー密度を高めています.
- ASSB内の原子スケールのダイナミックなプロセスを理解することは,そのパフォーマンスを最適化するために不可欠です.
- カトド材料の電気化学的脱塩は,バッテリーの劣化と容量減少に影響を与える重要なプロセスです.
研究 の 目的:
- ASSBにおける電気化学的脱塩化のための新しい in situ 原子スケール観測方法を開発し,適用する.
- LiCoO2 カトドの構造的進化を原子レベルでの脱塩化で調査する.
- リチウムイオンの移動経路とデリチウム化カトドにおける粒子の境界の役割を解明する.
主な方法:
- 原子スケールのイメージングのために,チップベースのインシット伝送電子顕微鏡 (TEM) ホルダーを使用した.
- 焦点イオンビーム (FIB) の磨きは,ASSBの精密なサンプル準備のために使用されます.
- LiCoO2 カソード,LLZO 固体電解質,および偏差修正スキャニングTEM (STEM) の内の金アノドを含むASSBを構築し,操作しました.
主要な成果:
- 純粋な単結晶のLiCoO2を高電圧脱塩でナノサイズのポリ結晶に変換することを観察した.
- 脱リチ化カトド内のコヘラントツイン境界と反相領域境界の形成を特定した.
- 理論的な計算では,リチウムイオン抽出後に粒子の境界がよりエネルギー的に好ましいことが確認されました.
- カソード多結晶化前後のリチウムの異なった移動経路を提案した.
結論:
- ASSBにおけるLiCoO2の原子スケールの構造的進化は,液体電解質電池のそれとは著しく異なる.
- 穀物境界の設計とリチウム移動の理解は,高性能ASSBの設計に不可欠です.
- 現場で開発されたTEM方法論は,バッテリー材料の研究を進めるための前例のないメカニズム的な洞察を提供します.
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