来自Skoltech能源科学与技术中心(CEST)的研究人员使用原位原子力显微镜(AFM)观察了电池级碳电极材料上固体电解质间相的形成。这将有助于研究人员设计和制造具有更高性能和耐久性的电池。

 

固体电解质间相(SEI)是在锂离子电池阳极表面经过几个初始循环形成的一层薄薄的电解质还原产物。防止电解液进一步分解，稳定电极/电解液界面，确保电池寿命长。形成SEI膜需要时间和精力，其质量在很大程度上决定了电池性能和耐久性:不良的SEI膜会导致电池性能迅速下降。

 

尽管如此，对SEI的形成仍然知之甚少，科学家们使用原位原子力显微镜来直接观察这一过程。到目前为止，杏耀网站这些测量大部分是在高度定向的热解石墨(HOPG)上进行的，这是一种非常纯净和有序的石墨，它有一个干净的、原子层面平坦的基面。然而，HOPG并不能很好地替代实际的电池级电极材料，因此其生产过程与商用电池的生产过程有很大的不同。

 

由研究科学家Sergey Luchkin和Keith Stevenson教授领导的Skoltech团队成功地可视化了电池级材料的SEI形成。为此，他们必须设计一个电化学电池， 杏耀平台总代 ，以允许直接观察SEI形成所需的测量。

 

“电池级材料是粉末，用原子力显微镜观察其表面的动态过程，尤其是在液体环境中，是一项挑战。”一个标准的电池电极对于这样的测量来说太粗糙了，并且在扫描过程中孤立的粒子容易从基片上分离出来。为了克服这个问题，我们将颗粒嵌入环氧树脂中，并制作了一个截面，这样颗粒就可以牢牢地固定在基底上。”Luchkin说。

 

研究人员发现，电池级材料上的SEI与HOPG上的成核电位不同。它的厚度和机械强度也是它的两倍多。最后，杏耀平台他们能够证明SEI与电池级石墨的粗糙表面的结合比与HOPG的平坦表面的结合更好。

 

“本研究中对电池界面和界面间的空间解析研究为阳极SEI的结构和演化提供了重要的新见解。”因此，它们为合理的电解液设计提供了坚实的指导方针，使高性能电池具有更高的安全性，”Stevenson补充说。