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Nat. Mater.:晶粒幾何形狀對多孔插層電極電化學性能的影響

 更新時間:2023-11-03 點擊量:206
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主要內容


自鋰離子電池出現以來,其理論容量及應用潛力仍尚未實現。這主要是由于在電極結構的設計和構建方面依然存在挑戰,使其整個內部空間能夠可逆地用于離子存儲。由相同材料和相同規格構建的電極,僅在組成晶粒的尺寸和幾何形狀方面有所不同,但在極化、應力積累和容量衰減方面會表現出明顯的差異。

在這篇文章中,研究團隊使用操作同步加速器X射線衍射和能量色散X射線衍射(EDXRD),探討了V2O5作為模型相變陰極中鋰化誘導相變的顯著晶粒幾何相關修飾機制起源。觀察到相共存狀態的顯著調制是晶粒幾何形狀的函數。具體而言,納米尺寸的球形V2O5晶粒穩定了亞穩相,以避免形成大的失配應變。

空間分辨EDXRD測量表明,晶粒幾何形狀強烈地改變了多孔陰極結構的曲率。在包括微米大小的薄片電極結構中,更大的離子傳輸限制導致電極厚度上鋰化不均勻性。這些結果確立了粒子幾何對亞穩相區和電極曲率的修正可作為實現插層陰極的關鍵設計原則。


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其中使用巨力光電代理的kSA MOS 原位薄膜應力測量系統 (k-Space Associates)進行實時應力測量,監測襯底曲率的變化。MOS測量檢測電極襯底背面曲率的變化,從樣品表面反射并捕獲平行激光束陣列在CCD相機上。

產品推薦

1. kSA MOS 原位薄膜應力測量系統 采用非接觸激光MOS技術,不但可以對樣品表面應力分布進行統計分析,而且還可以進行樣品表面二維應力、曲率成像分析。您可自行定義選擇使用任意一個或者一組激光點進行測量,并且這種設計始終保證所有陣列的激光光點始終在同一頻率運動或掃描,從而有效的避免了外界振動對測試結果的影響,同時提高了測試的分辨率,適合各種材質和厚度薄膜應力分析。


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2. kSA ACE 原位MBE束流監測系統 是一種高靈敏度的在線原位原子束流監測設備,它利用原子吸收光譜的原理來測量對應原子種類的通量率。該設備可實時原位檢測原子束流密度、生長速率,實現對薄膜成分精確控制。

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文獻信息


Effect of crystallite geometries on electrochemical performance of porous intercalation electrodes by multiscale operando investigation
Yuting Luo, Yang Bai, Aashutosh Mistry, Yuwei Zhang, Dexin Zhao, Susmita Sarkar, Joseph V. Handy, Shahed Rezaei, Andrew Chihpin Chuang, Luis Carrillo, Kamila Wiaderek, Matt Pharr, Kelvin Xie, Partha P. Mukherjee, Bai-Xiang Xu and Sarbajit Banerjee


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