QSense石英晶体微天平技术在锂离子电池电极表面薄膜重量和粘弹性的原位实时探测中的应用

2017-12-14 12:14  下载量:4

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本文作者开发了一种高度敏感的基于EQCM-D方法的,在三种不同的锂电池电解质溶液中,原位测量了由于锂离子插入/提出以及固体电解质界面的形成和生长引起的复合LTO电极的重量和粘弹性的变化。利用声学多层形式主义建立一个自洽的,复合LTO电极的粘弹性模型,描述了在气体空气环境下,与锂电池电解质溶液在开路电压下以及外加电压下相接触条件下共振率和共振宽度的变化。该模型选择性地表征了多层复合电极组件中的每一层(电极的刚性和粘弹性部分+固体电解质界面)与电解质溶液接触时的机械状态。EQCM-D方法可实现实时无损探测电极粘弹性,厚度剪切及谐振模式。通过一种先进的粘弹性模型来拟合EQCM-D的实验数据,可以得到每层的重量和粘弹性参数。我们的主要发现是,锂电池电解液及添加剂可通过EQCM-D短时间实验进行筛选。同时,通过探测电极容量保持率,量化了固体电解质界面膜生长的本征粘弹性特性。我们的结论是,使用适量的水淹没研究EQCM-D腔体,可能提供有关实际电极的循环性能的信息的重要预测信息,在不同电解液中对纽扣电池进行测试时。所开发的实验装置和建模程序可应用于各种类型的离子插入电极,固体电解质界面型保护膜,包括低压阳极和高压阴极。我们目前正在致力于改进EQCM-D方法将Sflood(溶液质量与浸入电极质量之比)减小一个数量级,这足够为EQCM-D技术广泛应用于先进储能研究领域开启一扇新的大门。

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