Аккумуляторы Li-O 2 с высокой плотностью энергии стали самой современной аккумуляторной технологией. Внутри батареи Li-O 2 образование и расщепление выделившегося твердого перекиси лития (Li 2 O 2 ) оказывает значительное влияние на работу батареи. Предыдущие исследования пролили мало света на форму и распределение Li 2 O 2 внутри, оставив без ответа вопросы, касающиеся тенденций и факторов , влияющих на изменение формы и размера внутреннего Li 2 O 2 .
Недавно группа под руководством профессора Тан Пэна из Университета науки и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук разработала воздушный электрод с углеродным покрытием из анодного оксида алюминия (C-AAO) с высокоупорядоченной матрицей. -подобная структура. Команда получила новое представление о внезапной смерти и путях реакции Li-O 2 аккумуляторов. Работа была опубликована в Nano Letters.
Исследовательская группа разработала специальный электрод C-AAO, который легко ломается, но сохраняет распределение продуктов, что позволяет наблюдать Li 2 O 2 по всему электроду. Используя спектроскопию электрохимического импеданса (EIS), команда определила фактор, способствующий внезапному падению напряжения и смерти при различных плотностях тока.
Результаты исследований показывают, что при малых токах диаметры каналов ограничивают рост тороидальных Li 2 O 2 , вызывая закупорку электродов. Таким образом, внезапная потеря напряжения связана с большим сопротивлением переносу заряда и концентрационной поляризацией, вызванной закупоркой электрода. В то время как при высоких токах внезапная смерть связана с менее значительным импедансом переноса заряда и концентрационной поляризацией из-за быстрых электрохимических реакций.
Кроме того, чтобы найти механизм таких реакций, исследовательская группа провела подробный анализ модели роста Li 2 O 2 на торцевых поверхностях и внутри электродов C-AAO. Li 2 O 2 на торцевых поверхностях встречается в трех тороидальных моделях.
Самый распространенный растет, «прижимаясь» к стене, образуя неполное кольцо. Остальное либо растет латерально на поверхности , либо в виде зародышей, образующихся на других поверхностях Li 2 O 2 . По мере увеличения плотности тока тороидальный Li 2 O 2 внутри электрода, вероятно, будет покрыт флоккулированными аналогами, что указывает на то, что Li 2 O 2 образуется вдоль поверхностей электрода, а не в результате диспропорционирования внутри каналов.
Команда предложила новый путь роста для тороидального Li 2 O 2 , в котором Li 2 O 2 , образующийся на границе раздела Li 2 O 2 / электрод во время раннего роста, связан с поверхностным путем, за которым следует пероксид лития (LiO 2 ) в растворе диспропорционируя вокруг частиц Li 2 O 2 , покрывая поверхностный путь и образуя неполное кольцо.
Это исследование дало ответы на давние вопросы, касающиеся механизма Li-O 2 аккумуляторов, а также дало представление о дальнейшей конструкции электродов.
