阐明硫基全固态硫电池中硫阴极的动态演变
Gui-Xian Liu1,2, Yuan Li1,2, Jian-Xin Tian1,2
1Key Laboratory of Molecular Nanostructure and Nanotechnology, Beijing National Laboratory for Molecular Sciences Institution, CAS Research/Education Center for Excellence in Molecular Sciences, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, P. R. China.
固态电解质显示为硫电池具有前景. 这项研究表明,在循环过程中硫阴极膨胀和副作用会导致全固态硫电池的容量衰减.
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
- 电池技术 电池技术
背景情况:
- 固态电解质是克服硫电池局限性的关键,例如聚硫化物穿和树生长.
- 对复合硫 (S) 阴极的基本理解对于推进全固态-硫 (ASSLS) 电池至关重要.
研究的目的:
- 阐明在ASSLS电池循环时发生在硫阴极内的机械过程.
- 确定这些先进电池系统容量衰减和性能限制的来源.
主要方法:
- 利用现场原子力显微镜 (AFM) 来观察形态变化.
- 采用现场拉曼光谱来分析电池循环过程中的化学转换.
主要成果:
- 在放电时观察到硫颗粒的逐渐扩张和融合,这归因于电化学转化为硫化.
- 确定充电过程中体积变化的可逆性较差是容量衰减的主要原因.
- 在S/Li10GeP2S12 (LGPS) 接口检测到有害的副作用,包括硫溶解和LGPS分解,导致抗性增加.
结论:
- 这项研究直接证实了ASSLS电池中的硫阴极降解机制.
- 发现了限制电池性能和寿命的关键反应途径和副作用.
- 增强对反应机制的基本理解,这对于设计下一代ASSLS电池至关重要.
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