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PNNL 研讨人员揭示电池首次充电时 SEI 的构成历程

更新:2020-10-23 编辑:牛牛游戏网 来源: 热度:4298℃

盖世汽车新闻据国外媒体报道,美国西北太平洋中国实验室的科学家们将一个专门设计的锂离子电池放入二次离子质谱仪中,在电池运行过程中,从分子水平检查了SEI的组成。

在很大程度上决定了锂离子电池在使用的最初几个小时的功能。在这段时间内,一组分子将自身结合形成电池的内部组件,即固体电解质相间膜,并将在未来几年影响电池。SEI膜的关键功能是允许一些粒子通过对SEI膜的进一步了解是制造更高能、更耐用、更安全的锂离子电池的关键一步。然而,SEI电影的构成始终是一个谜。研究人员已经尝试了许多技术,但还不能在分子水平上见证它的组成。

SEI是一种非常薄的薄膜材料,在制造电池时不存在。只要电池第一次充电,分子就会通过电化学反应聚集并形成这种结构。这种结构就牛牛游戏官网像一个通道,使锂离子能够在正负电极之间来回移动。最重要的是,SEI膜迫使电子绕过,保持电池运行,使能量储存成为可能正是因为有了SEI,锂离子电池才能为手机、笔记本电脑和电动汽车提供动力。科学家使用各种原材料来制作最好的SEI薄膜。然而,不了解SEI的过程就像一个厨师只需要配料却不知道如何烹饪。美国能源部西北太平洋国家实验室和美国科学研究实验室的研究人员已经开始讨论SEI薄膜是如何产生的。

的研究人员利用PNNL的专利技术,将高能离子束穿透到电池运行过程中刚刚形成的SEI薄膜中,将一些材料送入空气中,并捕获它们以停止分析。同时,他们关心的是根据外部张力来操纵液体电解质。然后,使用质谱仪分析SEI材料这项专利技术被称为“液态二次离子原位质谱”。通过这项技术,研究团队能够停止对SEI形成过程的前所未有的检查,并解决锂离子电池运行过程中出现的问题。PNNL研究小组的负责人朱姿桦说:“在这项技术的坚实基础上,我们可以科学地理解这种复杂结构中的分子活动。”通过这些发明,人们有望调整电解质和电极的化学成分来生产更好的电池。“

PNNL小组与美国陆军研究实验室的专家康旭共同解决了这个问题证明了SEI由两层组成研究小组进一步准确地了解了每一层的化学成分,并确认了电池中这种结构的化学过程。他们发现靠近负电极的那一层结构薄而致密,排除了电子,但允许锂离子通过。外层更厚,就在电解质旁边,可以调节液体和SEI膜其余部分之间的相互作用。相反,内层稍硬,外层稍厚。

讨论结果有助于理解氟化锂在锂离子电池电解液中的作用。研究人员已经证明,SEI薄膜中含有的氟化锂越多,电池的功能就越好。研究小组展示了氟化锂如何成为SEI内层的一部分,并关注如何参与结构中更多的氟供应。王:“有了这项技术,我们不仅能了解分子的存在,还能了解它们的结构。”"

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