の-現場 細胞 腫れ アナライザ リチウム硫黄電池のメカニズム解析

の-現場 細胞 腫れ アナライザ リチウム硫黄電池のメカニズム解析

著者情報と記事の要約

2022年、清華大学深セン研究所の李荘博士は、塩型ポリマー電解質を備えた固体リチウム硫化ポリアクリロニトリル（李-スパン）電池を開発した。この構造では、サイクル中に硫黄がポリアクリロニトリル基板に固定化され、Li2S の形成が防止され、従来の全固体リチウム硫黄電池システムよりも速い酸化還元反応速度と、体積変化が小さい性能を発揮できるようになります。この記事は、触媒を使用するのではなくCS結合の強度を変えることによって全固体Li-SPAN電池の酸化還元反応速度を改善する最初の報告書であり、より高性能の全固体Li-硫黄電池を設計する新たな機会を切り開きます。未来。

テストPと

1.材料の準備:1PVHF1FSI固体電解質、固体SPAN正極。

2. 電気化学試験:電解質のイオン伝導度はEISによって試験され、2032型Li-SPANバックリングセルとパウチセルが準備され、SPANとリチウム負極の体積はその場厚さ膨潤測定装置MCS1000（IEST）によって試験されました。

3. 材料の特性評価:SEM、XPS、ラマン、NMR。

結果分析

図 1. 李-スパン 電池の固体電解質膜 1PVHF1FSI の性能特性評価

著者らは、李-スパン 電池の固体電解質膜 1PVHF1FSI の性能をさまざまな側面で特徴付け、良好なイオン伝導経路を提供できる連続多孔質チャネルを備え、その機械的特性がリチウム金属の生成をより効果的に抑制できることを発見しました。樹状突起。育つ。1PVHF1FSIをマトリックスとした固体Li-SPAN電池におけるリチウムイオンの貯蔵メカニズムは、液体Li-SPAN電池とは異なります。その後の著者らは、3 つの電極材料の分極電圧、履歴書 曲線、サイクル容量、およびレート性能を分析しました。この特性評価により、固体 スパン は高い酸化還元反応速度と低い体積変化により、優れたサイクル安定性と速度特性を備えていることがさらに明らかになりました。

図 2. 固体 スパン における 李 貯蔵メカニズムの解析

著者らは、その場ラマンおよびその場での固体SPANにおけるリチウムイオンの貯蔵メカニズムをさらに分析しています。腫れ厚さ試験装置。固体ＳＰＡＮでは、リチウムイオンが固体ＳＰＡＮ内に貯蔵されると、ＳＳ結合が切断されて、Ｌｉ４Ｓ２−ＰＡＮ構造を形成することが判明した。このプロセスはリチウムインターカレーションの挿入反応に似ているため、著者らはこのメカニズムを準インターカレーションと呼んでいます。反応。

図 3. 全固体 スパン パウチ電池の性能特性評価

反応メカニズムを分析した後、著者らは固体および液体の スパン パウチ電池を組み立てて、そのサイクル安定性と曲げ性能を特徴付けました。全固体SPAN電池は柔軟性に優れ、容量維持率は座屈性能に匹敵し、電解液の熱安定性も非常に優れていることが判明した。良好、短絡や針刺しの影響に耐えることができます。実際の用途ではスマートフォンの充電も可能です。

要約する

この論文では、塩型ポリマー高分子電解質を備えた固体 李-スパン 電池が開発されました。この構造では、サイクル中に S が パン 基板に固定化され、Li2S の形成が防止されるため、性能の点で従来の全固体 李-S 電池システムよりも速い酸化還元反応速度とより少ない体積を示すことが可能になります。この研究は、全固体 李-S 電池の硫黄酸化還元反応速度を改善するための新しいアイデアを提供します。

推奨試験装置

MCS シリーズモデル座屈現場 S湧き出る試験システム