原位TEM研究高温锂电充放电机理


发布时间:

2021-07-30

Li-CO2电池的理论能量密度(大约1876 Wh/kg)远高于锂离子电池(大约265 Wh/kg)。但是,在充电过程中,Li2CO3分解需要很高的电位,这就导致电池循环稳定性变差,严重阻碍了Li-CO2电池的发展。关于Li-CO2电池的反应机理,仍存在一些争议,比如放电产物:一些人认为Li2CO3和碳是主要的放电产物,而有人报道Li2CO3和CO是放电过程中的主要产物。

Li-CO2电池的理论能量密度(大约1876 Wh/kg)远高于锂离子电池(大约265 Wh/kg)。但是,在充电过程中,Li2CO3分解需要很高的电位,这就导致电池循环稳定性变差,严重阻碍了Li-CO2电池的发展。关于Li-CO2电池的反应机理,仍存在一些争议,比如放电产物:一些人认为Li2CO3和碳是主要的放电产物,而有人报道Li2CO3和CO是放电过程中的主要产物。

为阐明Li-CO2纳米电池的工作机理,燕山大学张利强研究员、唐永福教授和黄建宇教授等人利用原位环境透射电子显微镜(in-situ ETEM)技术手段,研究了Li-CO2纳米电池中的放电和充电反应机理,相关研究成果以:In-situ imaging the electrochemical reactions of Li-CO2 nanobatteries at high temperatures in an aberration corrected environmental transmission electron microscope为题发表在期刊《Nano Research》上。燕山大学学生贾鹏和于美琪为共同一作。

原文链接:https://doi.org/10.1007/s12274-021-3514-9

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图 实验方法

原位TEM电池测试平台搭建使用的是泽攸科技PicoFemto®原位MEMS-STM-TEM一体化样品杆,锂阳极及碳酸锂电解质搭载在STM探针一端,碳管阴极搭载在热电一体的MEMS芯片端。利用三维操纵探针可轻松搭建电池,与此同时,MEMS芯片可以在电池充放电过程中营造高温环境。  

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图 原位电池搭建示例

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图 实验中使用的泽攸科技原位MEMS-STM-TEM一体化样品杆