用中子實(shí)驗(yàn)檢測(cè)鋰硫電池中的納米顆粒

2019-09-07 18:36:57 編輯：來源：

導(dǎo)讀鋰硫電池被認(rèn)為是下一代儲(chǔ)能裝置最有希望的候選者之一。它們的理論重量能量密度是目前可用的最佳鋰離子電池的五倍。它們甚至可以在低至-50&

鋰硫電池被認(rèn)為是下一代儲(chǔ)能裝置最有希望的候選者之一。它們的理論重量能量密度是目前可用的最佳鋰離子電池的五倍。它們甚至可以在低至-50°C的零下溫度下工作。此外，硫磺價(jià)格低廉且環(huán)保。

然而，到目前為止，它們的容量隨著每個(gè)充放電循環(huán)而急劇下降，因此這種電池還不能持久。容量損失是由電池單元內(nèi)電極的復(fù)雜反應(yīng)過程引起的。因此，確切地了解電荷(硫)和放電(硫化鋰)產(chǎn)物如何沉淀和溶解是特別重要的。雖然硫在宏觀上沉淀，因此有助于在循環(huán)過程中通過成像技術(shù)或X射線衍射進(jìn)行檢查，但由于其亞10nm的粒徑，硫化鋰難以檢測(cè)。

現(xiàn)在已經(jīng)通過對(duì)HZB 的BER II 中子源的調(diào)查首次提供了對(duì)此的了解。Sebastian Risse博士使用他開發(fā)的測(cè)量電池，在充電和放電循環(huán)(操作)期間用中子照射鋰硫電池，同時(shí)用阻抗光譜法進(jìn)行額外的測(cè)量。

這使他和他的團(tuán)隊(duì)能夠在十次放電/充電循環(huán)期間以極高的精度分析硫化鋰的溶解和沉淀。由于中子與氘(重氫)強(qiáng)烈相互作用，研究人員在電池中使用了氘代電解質(zhì)，使固體產(chǎn)物(硫和硫化鋰)都可見。

他們的結(jié)論是：“我們觀察到硫化鋰和硫磺沉淀不會(huì)發(fā)生在微孔碳電極內(nèi)部，而是發(fā)生在碳纖維的外表面上，”Risse說。這些結(jié)果為開發(fā)更好的電池電極提供了有價(jià)值的指導(dǎo)。