大牛Jean-Marie Tarascon最新Nature子刊: 光学传感器原位监测锂基电池内部应力变化 2023年10月14日 下午11:56 • 未全平台发布, 顶刊 • 阅读 22 研究循环过程中电池电极中发生的化学-机械应力对于延长设备的使用寿命至关重要,尤其是全固态电池(ASSB)。由于固态电解质的刚性,应力可以通过设备传递。然而,应力监测通常依赖于电池外部的传感器提供设备级别的信息,而无法检测到局部变化。 在此,法兰西公学院Jean-Marie Tarascon教授等人研究了使用光纤型布拉格光栅(FBG)传感器对基于液态或固态电解质的Swagelok或纽扣电池电极中的锂驱动应力进行非侵入式原位监测。对于概念验证,作者选择了锂合金电极,已知这些电极在吸收或脱除锂时会发生很大的体积变化。通过监测循环期间光波长信号 (ΔλB) 的变化并将其转换为电化学驱动的应力变化(Δσ),可在电极水平上定量地获取锂驱动的局部应力,这在具有外力传感器的ASSB中从未实现过。 在通过FBG传感器进行应力监测的过程中,还成功区分了纳米和微米Si颗粒对锂吸收的电极行为,同时揭示了孔隙率在缓冲电极膨胀中的重要性,从而为确定适当的循环范围以最大限度地减少容量损失提供了线索。 图1. 液态电解质Li||Si电池中的锂驱动应力监测 此外,通过利用双折射现象,作者证明了当FBG传感器放置在固体InLix|Li3PS4(LPS)界面时获得Li驱动应力场的方向各向异性的可行性,重新结合了两种不同弹性的材料。 最后,作者发现在对称的InLix | LPS | InLix电池中,外部应力传感器完全监测不到电极水平上发生的应力变化(在循环中显示Δσ的稳定性)。而放置在InLix电极和固态电解质LPS之间界面的FBG则成功地监测了电极在循环过程中的应力变化,从而突出了全固态电池中内部监测所带来的优势。 总而言之,通过 FBG 传感器进行内应力诊断有可能在电池领域提供巨大的机会,无论是在基础层面上深入了解界面和电极内的化学机械过程,还是在面向提高Si 基电极和ASSB实际性能方面。 图2. InLix | LPS | InLix对称全固态电池内部的应力监测 Optical sensors for operando stress monitoring in lithium-based batteries containing solid-state or liquid electrolytes, Nature Communications 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-28792-w 原创文章,作者:v-suan,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/14/a4cf8badac/ 电池 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 电池顶刊集锦:崔屹、范修林、王德宇、朱永春、鹿可、孙永明、马越、王睿等成果! 2024年3月27日 黄小青/邵琪JACS:Pd-Te六方纳米片的连续相调控,助力揭示晶相结构-性能的直接关系 2024年1月7日 郑时有/刘巍AFM:超薄层状双氢氧化物纳米片助力室温聚合物电解质电池 2023年11月7日 李亚栋院士/雷永鹏最新Angew.:制氢效果不佳?来掺杂点P 2023年11月10日 Joule:无负极固态电池合金界面层的结构和电化学演化 2023年10月4日 鲁启鹏/王安良/夏静AFM:构建非常规面心正交相IrIn2金属间化合物,用于高效电催化水分解 2023年11月16日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交