通过质谱学解锁硬碳阳极中的Na存储行为
Jiyuan Xue1,2, Haitang Zhang1,3, Jianken Chen1
1State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, iChEM (Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials), Department of Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen, 361005, P. R. China.
离子电池中的硬碳阳极显示出复杂的储存机制. 乙烯碳酸盐添加剂有助于减少涂层并提高电池性能.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 硬碳 (HC) 是离子电池 (NIB) 的领先阳极材料,因为它具有成本效益和丰富性.
- 对HC的储存行为和相关的固体电解质间相 (SEI) 演变的全面理解对于NIB的发展至关重要.
研究的目的:
- 阐明硬碳电极中详细的储存机制.
- 为了研究电池循环过程中SEI层的动态演变.
- 确定不可逆转的产能损失的原因,并探索减缓策略.
主要方法:
- 使用基于D2O/H2SO4的传输电子显微镜 (TEMS) 在充电/放电的硬碳电极上.
- 采用在线电化学质谱 (OEMS) 来监测过度放电期间的气体演变.
- 研究了乙烯碳酸盐 (FEC) 添加剂对电池性能的影响.
主要成果:
- 详细阐明了储存状态,活性点和SEI演变 (形成,破裂,再生,损失) 的细节.
- 确定了0.02V与Na+/Na之间的一种再演变反应 (re-HER),表明0V以上的涂层.
- 证明FEC添加剂可以降低死 (Na0) 的积累,并抑制HER的重新产生.
结论:
- 提供了对硬碳阳极中储存的更深层次的机械学理解.
- 揭示了涂层和重新HER作为影响电池性能的关键因素.
- 强调FEC在提高NIB的稳定性和周期寿命方面的有益作用.
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