对离子电池电极结构变化的实时NMR研究
Baris Key1, Rangeet Bhattacharyya, Mathieu Morcrette
1Department of Chemistry, SUNY at Stony Brook, Stony Brook, New York 11794-3400, USA.
Journal of the American Chemical Society
|March 21, 2009
概括
离子电池中的阳极在放电过程中经历结构变化. 电解质的反应会导致自放电,但碳氧甲基纤维素结合剂会减缓这一过程.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 阳极为离子电池 (LIB) 提供高容量.
- 初始插入期间的结构变化使性能分析复杂化.
- 了解这些转变是改善电池技术的关键.
研究的目的:
- 调查在工作LIB的第一个放电周期期间阳极的局部结构变化.
- 确定基于的LIB中自放电背后的机制.
- 为了评估碳氧甲基纤维素 (CMC) 结合剂对自放电的影响.
主要方法:
- 采用了静态,现场和神奇角度样本旋转现场7Li核磁共振 (NMR) 光谱学的组合.
- 在晶体中电化学插入过程中分析了结构演变.
- 在功能性LIB环境中观察到的反应.
主要成果:
- 第一次放电涉及Li矩阵中孤立Si原子和Si-Si集群的形成.
- 这些集群在放电结束时分解成孤立的Si原子.
- 在现场核磁共振显示了氧化和电解质之间的自发反应,导致自我放电.
- 碳氧甲基纤维素结合剂显著降低了这种自放电的速度.
结论:
- 的初始化导致了显著的结构重组和反应性氧化的形成.
- 电解质与氧化的反应是阳极自放电和容量衰减的主要原因.
- 采用CMC作为粘合剂可以减轻自放电,为更稳定的基于的LIB提供了途径.
