新技术可观察充电电池3D内部结构
- 2023-03-17303
【百分零部件网 技术前沿】 据外媒报道，兰开斯特大学(Lancaster University)的研究人员首次开创了一种能够观察可充电电池3D内部结构的技术。
这项研究由兰开斯特物理系Oleg Kolosov教授负责，并与伦敦大学学院(University College London)和NEXGENNA法拉第研究所联盟进行合作。
该团队利用一种基于3D纳米流变显微镜(3DNRM)的新型技术，使可充电电池内部的3D纳米结构可视化，从分子层面电双层到锂离子电池石墨负极表面的纳米厚度电化学表面层。
据称这是首次可以直接观察固体电界面(SEI)整个三维结构的进展。SEI是电池电极和电解质界面上形成的纳米级钝化层，预先决定了电池的关键性能。研究人员能够揭示在复杂的相互作用中(如分子维度电双层结构、碳层的表面性质和电解质中溶剂和锂离子的相互作用)影响SEI层形成的关键因素。
对于高性能电池，固液界面的纳米结构具有重要意义。然而，由于其固有的不可及性，电池内的反应界面很难表征。研究负责人Yue Chen博士表示：“目前，了解SEI形成机制，仍然存在很大的挑战。研究人员很少探索这一领域，因为还没有一种界面表征技术，能够在工作的电池环境中实现纳米级分辨率操作。”
界面反应的动力学决定了能量流动和转化，并控制着重要的物理、化学和生物过程中的化学物种转移，比如催化反应、电池中的能量储存和释放等。
这项新技术具有广泛的应用领域，包括能源储存、化学工程和生物医学等。接观察固体电界面(SEI)整个三维结构的进展。SEI是电池电极和电解质界面上形成的纳米级钝化层，预先决定了电池的关键性能。研究人员能够揭示在复杂的相互作用中(如分子维度电双层结构、碳层的表面性质和电解质中溶剂和锂离子的相互作用)影响SEI层形成的关键因素。
对于高性能电池，固液界面的纳米结构具有重要意义。然而，由于其固有的不可及性，电池内的反应界面很难表征。研究负责人Yue Chen博士表示：“目前，了解SEI形成机制，仍然存在很大的挑战。研究人员很少探索这一领域，因为还没有一种界面表征技术，能够在工作的电池环境中实现纳米级分辨率操作。”
界面反应的动力学决定了能量流动和转化，并控制着重要的物理、化学和生物过程中的化学物种转移，比如催化反应、电池中的能量储存和释放等。
这项新技术具有广泛的应用领域，包括能源储存、化学工程和生物医学等。