评估电池的正极-电解质CEI界面NE

摘要:正极-电解质间相在决定电化学电池的可用容量和循环稳定性方面起着关键作用,但它却被其对应的固体-电解质间相所掩盖。这主要是由于副反应的普遍存在,特别是在负极的低电位下,在充电截止电压有限的最先进的锂离子电池中。然而,随着对高能电池技术的追求的加强,迫切需要推进正

正极-电解质间相在决定电化学电池的可用容量和循环稳定性方面起着关键作用,但它却被其对应的固体-电解质间相所掩盖。这主要是由于副反应的普遍存在,特别是在负极的低电位下,在充电截止电压有限的最先进的锂离子电池中。然而,随着对高能电池技术的追求的加强,迫切需要推进正极-电解质间相特性的研究。在这里,我们提出了一种综合的方法来分析电池系统中的正极-电解质界面。我们强调采用模型正极材料和扣式电池程序建立基准性能的重要性。此外,我们还深入探讨了与正极-电解质间相有关的不一致和偶尔有争议的发现背后的因素。我们还解决了表征和模拟正极-电解质界面的挑战和机遇,提供了潜在的解决方案,以增强其与现实世界应用的相关性。该论文以Assessing cathode–electrolyte interphasesin batteries为题,发表在Natural energy上。

【创新点】

1、全面的CEI分析方法:

文章提出了一种全新的方法来分析电池系统中的CEI,强调了使用模型正极材料和扣式电池程序来建立基线性能的重要性。这种方法有助于我们更准确地理解和模拟CEI,从而提升电池的实际应用性能。

2、CEI的不一致性和争议性发现:

研究深入探讨了与CEI相关的不一致和有时具有争议的发现背后的原因,包括模型材料的缺乏、电化学电池设计的不可靠性等,为解决这些问题提供了潜在的解决方案。

3、CEI的表征和模拟挑战:

文章还讨论了在表征和模拟CEI时面临的挑战和机遇,提供了增强CEI在实际应用中相关性的可能方法,这对于电池技术的未来发展至关重要。

【图文介绍】

Figure 1:展示了不同形态的单晶富镍NMC作为模型材料。这些材料通过熔盐法制备,具有可控的形态,可以用于研究特定晶面上CEI的形成或分解。这些图像不仅展示了材料的多样性,还揭示了它们在电化学活性上的差异。

Figure 2:展示了商业NMC811正极和石墨负极在全扣式电池中的电化学性能。这些性能可以作为NMC(或石墨)研究的基线,用于评估任何进一步的正极、负极或电解液的改进。

Figure 3:描述了在充电过程中在正极和负极两侧形成的电双层。这个图帮助我们理解了IHL(内赫姆霍尔兹平面)成分与后来在正负极上形成的被动层之间的关系,这对于开发更好的电解液或添加剂以调节CEI或SEI属性至关重要。

Figure 4:展示了一个基于实验和理论整合的方法,用于解析复杂电化学界面上的CEI的化学和结构特征。这个流程图强调了从实验到模拟的反馈循环,这对于建立对CEI形成的全面理解至关重要。

文献来源:https://doi.org/10.1038/s41560-024-01639-y

这项研究不仅为我们提供了深入理解CEI的新工具和方法,还为电池性能的优化和新材料的开发提供了新的方向。随着电池技术的不断进步,这些发现可能会对我们的能源未来产生深远影响。让我们一起期待这些创新点能够转化为实际的电池技术突破!

来源:锂电百科

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