In-Situ Cell Svällning Analysator Mekanism Analys av litium-svavel batterier

In-Situ Cell Svällning Analysator Mekanism Analys av litium-svavel batterier

Författarinformation och artikelsammandrag

2022 utvecklade Dr. Li Chuang vid Shenzhen Research Institute vid Tsinghua University ett solid-state litiumsulfiderat polyakrylnitril (Li-SPAN) batteri med en salt-i-polymer elektrolyt. I denna struktur immobiliseras svavlet i polyakrylnitrilsubstratet under cykling, vilket förhindrar bildandet av Li2S, vilket gör att det kan uppvisa snabbare redoxkinetik och mindre prestanda än konventionella solid-state litium-svavelbatterisystem volymförändring. Den här artikeln är den första rapporten som förbättrar redoxkinetiken för solid-state Li-SPAN-batterier genom att ändra styrkan på CS-bindningen snarare än att använda katalysatorer, vilket öppnar upp nya möjligheter för att designa högpresterande solid-state Li-svavelbatterier i framtida.

TestaPoch

1. Materialförberedelse:1PVHF1FSI fast elektrolyt, solid SPAN positiv elektrod.

2. Elektrokemiskt test:Elektrolytens jonledningsförmåga testades av EIS, 2032 typ Li-SPAN buckling och påsceller preparerades, och volymen av SPAN och litiumnegativ elektrod testades med in-situ tjocklekssvällningsmätanordning MCS1000 (IEST).

3. Materialkarakterisering:SEM, XPS, Raman, NMR.

Resultatanalys

Figur 1. Prestandakarakterisering av fast elektrolytmembran 1PVHF1FSI i Li-SPAN-batterier

Författarna karakteriserade prestandan hos det fasta elektrolytmembranet 1PVHF1FSI i Li-SPAN-batterier i olika aspekter och fann att det har kontinuerliga porösa kanaler, vilket kan ge en bra jonledningsbana, och dess mekaniska egenskaper kan bättre hämma bildandet av litiummetall dendriter. växa. Lagringsmekanismen för litiumjoner i solid-state Li-SPAN-batteriet med 1PVHF1FSI som matris skiljer sig från det flytande Li-SPAN-batteriet. De efterföljande författarna analyserade polarisationsspänningen, CV-kurvan, cykelkapaciteten och hastighetsprestanda för de tre elektrodmaterialen. Karakteriseringen klargör ytterligare att solid-state SPAN har bättre cyklingsstabilitet och hastighetsförmåga på grund av hög redoxkinetik och låg volymförändring.

Figur 2. Analys av Li-lagringsmekanism i solid-state SPAN

Författarna analyserar vidare lagringsmekanismen för litiumjon i solid-state SPAN av in-situ Raman och in-situsvullnadtjockleksprovningsanordningar. Det visade sig att i solid-state SPAN, eftersom litiumjoner lagras i solid-state SPAN, bryts SS-bindningen för att bilda en Li4S2-PAN-struktur. Denna process är som insättningsreaktionen av litiuminterkalering, så författarna kallar denna mekanism för kvasi-interkalering. reaktion.

Figur 3. Prestandakarakterisering av solid-state SPAN-påsebatteri

Efter att ha analyserat reaktionsmekanismen, sammanställde författarna solid-state och flytande SPAN-påsebatterier för att karakterisera deras cykelstabilitet och böjningsprestanda. Det visade sig att solid-state SPAN-batteriet har bättre flexibilitet, kapacitetsretentionshastigheten är jämförbar med bucklingsprestandan och elektrolytens termiska stabilitet är också mycket bra. Bra, tål effekterna av kortslutning eller nålstick. I praktiska tillämpningar kan den även ladda smartphones.

Sammanfatta

I detta dokument utvecklades ett solid-state Li-SPAN-batteri med en salt-i-polymer-polymerelektrolyt. I denna struktur är S immobiliserat i PAN-substratet under cykling, vilket förhindrar bildandet av Li2S, vilket gör det möjligt för det att uppvisa snabbare redoxkinetik och mindre volym än konventionella solid-state Li-S-batterisystem när det gäller prestanda Variety. Detta arbete ger en ny idé för att förbättra svavelredoxkinetiken för Li-S-batterier i fast tillstånd.

Rekommenderad testutrustning

MCS-seriens modell Buckling In-situ SvälmåendeTestsystem