NEW BOT Телеграм, страница

НТ-МДТ

#статья

⛅️ ДОБРОЕ УТРО, ДРУЗЬЯ!⛅️

Наступила новая рабочая неделя, а у нас готов новый обзор на статью Лучкина Сергея Юрьевича! И поговорим мы сегодня о переходном компоненте твердого межфазного электролита в литий-ионном аккумуляторе

❕

Натуральный или синтетический графит используется практически во всех литий-ионных батареях (LIB) в качестве активного анодного материала. Из-за его низкой цены, высокой доступности, технологичности, низкой токсичности и хорошей цикличности альтернативу ему подобрать сложно. Для стабильной работы графитового анода в LIB необходимо создание на его поверхности пассивирующего слоя — промежуточной фазы твердого электролита (SEI).

SEI защищает электролит от непрерывного восстановления на поверхности графита, а графит — от непрерывной интеркаляции сольватированных ионов Li+ (Li(solv)) и последующего отслаивания графитовых слоев. SEI состоит из продуктов восстановления электролита, образующихся на поверхности графита во время начальных циклов зарядки-разрядки.

📎 SEI является одним из важнейших компонентов литий-ионного аккумулятора и во многом определяет его работоспособность и безопасность. Несмотря на то, что его активно исследуют уже почти три десятилетия, он всё ещё остается одним из наименее изученных компонентов аккумуляторов, особенно на ранней стадии его формирования. Процессу образования SEI сопутствует интерколяция различных соединений электролита в графит. Она приводит к его отслаиванию и предполагает несколько возможных механизмов, ни один из которых полностью не подтверждён.

📜

В рассматриваемой статье Лучкин С.Ю. с соавторами предоставили микроскопические доказательства образования переходного слоя внутри графита, вызванного соинтеркаляцией и восстановлением сольватированного Li. Тем самым подтверждается предложенный Безенхардом и его коллегами механизм, который предполагает также интерколяцию молекул растворителя электролита в графит с последующим восстановлением компонентов электролита и образованием защитного слоя SEI.

➡️ Для достижения результатов авторы статьи провели серию экспериментов по циклированию высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ) в двух электролитах: пропиленкарбонате (ПК) и этиленкарбонате (ЭК) (в смеси с диметилкарбонатом — ДМК). После чего был проведён анализ его поверхности и приповерхностных слоев методами оптической, атомно-силовой микроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Доступ к интеркалированным частицам осуществлялся отслоением верхних слоев ВОПГ скотчем.

➡️

На рисунке 1 представлены данные исследования подповерхностных слоев методом атомно-силовой микроскопии (а именно методом зонда Кельвина, который мы рассматривали в одном из разборов методик). ПОЛУЧЕННЫЕ ДАННЫЕ ПОКАЗЫВАЮТ, что при достижении 1 В по сравнению с Li+/Li происходит формирование слоя толщиной 0,3 нм, что также отражается на пространственной неоднородности работы выхода. Уменьшение напряжения до 0,5 В по сравнению с Li+/Li приводит к уменьшению работы выхода и образование четких областей. Интеркаляция ионнов Li+ начинается при потенциале <0,3 В. Это означает, что гостевые островки, вероятно, являются промежуточными или конечными продуктами восстановленного интеркалированного сольватированного Li. При 0,01 В по сравнению с Li+/Li работа выхода падает ниже 3,0 эВ, и поверхность становится гофрированной на наноуровне. Области с более высокой работой выхода соответствуют топографии с рябью на поверхности. На этом этапе ожидается интеркаляция чистого Li+.

Please open Telegram to view this post