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【冷凍電鏡】改用冷凍電光相關(guān)聯(lián)鋰離子安氯化鈉相互（CEI）

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 放大字體  縮小字體    發(fā)布日期：2021-01-23  來源：儀器網(wǎng)  作者：Mr liao  瀏覽次數(shù)：93
核心提示：在鋰離子顆粒成形的鋰離子安氯化鈉相互（CEI）展現(xiàn)出極其重要的含義。然而，由于這種納米級別的化學(xué)成分對外間相當敏感性，因此迄今仍欠缺有效率的方法相關(guān)聯(lián)其構(gòu)造和生物化學(xué)屬性，以致關(guān)于CEI的很多多方面仍不為普羅大眾為人所知。于此，芝加哥大學(xué)的
在鋰離子顆粒成形的鋰離子安氯化鈉相互（CEI）展現(xiàn)出極其重要的含義。然而，由于這種納米級別的化學(xué)成分對外間相當敏感性，因此迄今仍欠缺有效率的方法相關(guān)聯(lián)其構(gòu)造和生物化學(xué)屬性，以致關(guān)于CEI的很多多方面仍不為普羅大眾為人所知。于此，芝加哥大學(xué)的崔屹系主任制作團隊改用了冷凍電光關(guān)鍵技術(shù)，以保持穩(wěn)定CEI的早期平衡狀態(tài)，做到鋰離子用戶界面的圖形。編者辨認出在情況下的崗位必需下，在硝酸衍生物氯化鈉之中，單固體層級的鋰離子顆粒相當存有牢固的外層層。然而，在直觀的以外接地必需下，在鋰離子顆粒成形與電極SEI鞘相互相似的晶體氯化鈉相互，并且能通過磁反應(yīng)物原處變成不穩(wěn)定的、特征始終保持的CEI。這種特征始終保持的CEI有利于增加電源的多倫工作效率和主體MB始終保持赴援。編者首先合成了情況下百分比的NMC鋰離子（NMC532）和富鋰富錳的NMC鋰離子（LMR），并改用所合成的鋰離子材質(zhì)零件2032領(lǐng)帶電源，硝酸衍生物電解質(zhì)量為60ml。零件的電源以0.5B在2.5安4.3S開展周而復(fù)始，其中根據(jù)鋰離子的假說MB確切充放電精度（NMC532的1C=150mAh/k，LMR的1C=250mAh/k）。編者通過以外接地在鋰離子顆粒成形SEI。實際流程如下：領(lǐng)帶蓄電池裝上再行，在OCV下晾干1h，然后用一對電容的鑷子夾持電源，分別接地1s、10s、20s、30s和＞120s。在腳注之中，特征始終保持的CEI是在接地20s下成形的，過接地試樣的接地一段時間將近120s。正如開首說明了，鋰離子CEI的石墨烯外貌、繁復(fù)的生物化學(xué)屬性、對熱空氣和溫度敏感性以及對X射線和自由電子紫外線敏感性，致使CEI的相關(guān)聯(lián)很麻煩。即使同時得到了較高空間內(nèi)解像度的構(gòu)造訊息和生物化學(xué)訊息，其他原因也會直接影響這些測量結(jié)果。例如，來自電極斜的礦物質(zhì)SEI種群、較高多孔陽極上的扣留氯化鈉、蓄電池裝上或拆去流程之中不愿的斷斷續(xù)續(xù)接地等亦會直接影響CEI種群的劃分。為此，編者在測試方法時直接影響主因不太可能對CEI通過觀察造成了的直接影響。首先催化了鋰離子石墨烯固體以不必要傳統(tǒng)文化磁體試樣合成（比如外皮或揭示離子束）不太可能導(dǎo)入的生物化學(xué)或飛輪意圖。石墨烯原子核給予了模糊的用戶界面，較高的顆粒尺寸比，不太可能致使更為顯著的CEI潮濕，從而有利分析化學(xué)CEI相關(guān)聯(lián)。第二，在陽極技術(shù)水平上，編者采用了相對于低的活性材質(zhì)電源保障陽極材質(zhì)的必要周而復(fù)始，降低試樣合成流程之中不太可能的電解質(zhì)存留。第三，編者采用多于的混合物來嘴唇洗滌周而復(fù)始后的整個陽極，用消毒鈍鑷子尖端來卷起陽極，將石墨烯固體放入磁體多邊形上，以不必要如果采用了超音波關(guān)鍵技術(shù)后不太可能引來的其他飛輪意圖。第四，編者改用零下移到方法，以不必要掩蓋于熱空氣或其他不太可能的聚合反應(yīng)，整個試樣合成和移到流程僅在氮氣或氣態(tài)氧氣生存環(huán)境之中開展。盡管通過冷凍電光并并未在周而復(fù)始的陽極（2.7安4.3S間周而復(fù)始）試樣上通過觀察到定義明確的CEI層，但是通過無熱空氣的Excel相關(guān)聯(lián)辨認出在周而復(fù)始的陽極（2.7安4.3S間周而復(fù)始）上或許存有CEI化學(xué)成分。與早期的NMC試樣和在電解質(zhì)之中煮沸24h的NMC試樣對比，周而復(fù)始的NMC試樣的Excel C1s曲譜和H 2p曲譜推測了B安H嶺，證明成形了CEI化學(xué)成分。較短周而復(fù)始的NMC陽極證明鋰電池基態(tài)和電弧基態(tài)陽極的顆粒外貌與早期陽極差異性很大，在固體上并未附著任何樹脂，證明陽極上的CEI并不是牢固的外層層。由于電源圈內(nèi)公認年中的氯化鈉水解都會在較低的電阻下遭遇，因此編者采用了富鋰富錳的NMC（LMR）鋰離子開展試驗中。試驗中結(jié)果辨認出在4.6S和4.8S開展周而復(fù)始的陽極都不存有牢固的外層層，但是周而復(fù)始后LMR固體顆粒更加越來越柔軟，證明在圈內(nèi)面的遭遇了更為多的活性陽極安氯化鈉功用。一般看來用戶界面化學(xué)成分的年中氧化物和產(chǎn)氣都會在較高電阻下遭遇，因此盡管遭遇了許多極端的氧化物質(zhì)子化，但是在固體顆粒一直不存有定義明確的CEI層。總之，在所有必需下周而復(fù)始的陽極，其鋰離子固體顆粒都并未通過觀察到模糊的圈內(nèi)面層。編者看來要么是因為在鋰離子上CEI特有種傾斜度不微小，并并未僅一地散布每一個單固體，或者是因為即使經(jīng)過更長的周而復(fù)始，CEI化學(xué)成分的總數(shù)一直依賴于，不能堆積析置導(dǎo)致晶體用戶界面。以上分析表明盡管公認都會在鋰離子上成形與電極SEI類似生物化學(xué)分成的CEI，但是CEI在陽極上的特有種和外貌卻大有相同。由于未曾在冷凍電鏡下通過觀察到陽極顆粒的牢固外層層，同時顧及CEI的生物化學(xué)屬性與SEI相似，于是編者參看電極SEI的成形反應(yīng)機理，采用了直觀的接地新方法在鋰離子顆粒原處成形了不穩(wěn)定的、特征始終保持的CEI。通過對零件的電源開展更快接地20s，逼使鋰離子的電位提高至電解質(zhì)的不穩(wěn)定的站內(nèi)外，隨后在鋰離子上遭遇電解質(zhì)的水解，成形相似SEI的外層層。在后來的周而復(fù)始流程之中，牢固的SEI外層層會變成CEI。經(jīng)過簡要的接地處理過程，在冷凍電鏡下于鋰離子固體顆粒通過觀察到特征始終保持的較厚CEI層（左圖G和S），直徑差不多為5安10nm，且部分為無列裝構(gòu)造。此外，編者對材質(zhì)開展了膠囊成像磁體自由電子總能量重大損失譜分析（cryo安ROAD EELS）。B G邊定量推測在整個外層層上氧特有種微小。H G安邊定量與Pb S安邊定量推測在特征始終保持的CEI層中存有突出的氮。B G邊EELS光譜線的主要嶺消失在288eV和290eV，證明分別存有B安R基團和硝酸酮基團。特征始終保持的CEI的基團生存環(huán)境和無列裝構(gòu)造證明存有烴基硝酸酮的無機薄膜化學(xué)成分。無熱空氣的Excel結(jié)果促使擁護了上面的論點。B 1s和H 2p曲譜證明與早期陽極相比之下，B=H和B安H頻率明顯增強（左圖B和G）。然后并未辨認出A嶺，證明CEI之中不存有LiF。Pb 2p曲譜之中大部分并未辨認出Pb頻率，證明在CEI成形流程之中大部分并未過渡到金屬和重大損失，成形的CEI微小散布在整個陽極顆粒。接著編者實地調(diào)查了特征始終保持的CEI對鋰離子的電性能直接影響。特征始終保持的CEI用戶界面能有效率分開電解質(zhì)之中的活性化學(xué)成分，強制電池通過，極大素質(zhì)上抑制作用了陽極安電解質(zhì)的聚合反應(yīng)。在0.5B精度下，帶有特征始終保持的CEI的NMC鋰離子的比MB為~147mAh/k，與預(yù)料的石墨烯固體帶有更多的精度效能結(jié)果明確，同時在鋰電池和放電過程之中的過電位降低更為小、較慢。EIS結(jié)果給予了舉例來說的論點。這歸結(jié)陽極材質(zhì)更為不穩(wěn)定的的用戶界面構(gòu)造，同時極大素質(zhì)上抑制作用了陽極安電解質(zhì)的聚合反應(yīng)。 年前10個周而復(fù)始（不考量首次鋰電池）的多倫工作效率從91%增加至98%，MB始終保持赴援也主體降低。在100次周而復(fù)始的電弧MB仍高達116mAh/k，而早期陽極的比MB僅為64mAh/k。引文：Cathode安Electrolyte Interphase in Lithium Batteries Reveaincluding by Cryogenic Systems Microscopy；Activity 4, 1–11, October 6, 2021；Zewen Chen, Jinlong Hu, George Lin, Anders Chang, Weijiang Zhou, Yanbin Ng, Yuzhang Ng, Jinwei Wang, Wenxiao Lin, Tang Yan, and Wu Cui.缺少：能源Wing，編者：年月
 
關(guān)鍵詞： CEI 正極 電極 循環(huán) 電解
 
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