AEM: 使用原位X射线微型计算机断层扫描研究Zn-AgO水系电池的衰减机制

为了满足不断增长的能源需求，必须更好地了解储能设备的衰减机制。X射线计算机断层扫描 (CT) 技术作为一种非破坏性工具，也越来越多地被电池界采用进行原位实验以研究动态现象。然而，很少有人使用X射线CT来研究具有长循环寿命（>100次循环）的代表性电池系统。

在此，美国加州大学圣地亚哥分校的Jean-Marie Doux和Ying Shirley Meng等人首次报道了Zn-Ag电池的原位CT研究，并证明了集流体气体逸出对电池长期储存和循环的影响。

在12.5 mAh cm^-2的高面积容量下，具有代表性的原位CT电池设计可实现>250次循环。结合电化学实验，微尺度CT揭示了集流体放气的影响，ZnO和Zn损耗的体积膨胀和演变通过循环和高温测试进行量化。

图1. 原位微型CT分析

通过对电化学兼容集流体的改进，电池展示了卓越的性能，在4 cm²的尺寸下循环容量高达12.5 mAh cm^-2，循环次数超过500次，实现了98.6 Wh L^-1的体积能量密度和50.3 W cm^-3的功率密度。

这项工作表明，用于长循环寿命研究的原位X射线CT可用于监测多种电池化学成分以提高性能，证明了原位CT实验在阐明电池系统中的衰减效应方面的效用和优势。

图2. CT电池的循环性能与文献报道的对比

Investigating Degradation Modes in Zn-AgO Aqueous Batteries with In Situ X-Ray Micro Computed Tomography, Advanced Energy Materials. 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101327

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202101327

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