首先，优化阴极材料，使电池能量密度更高，对LIB的未来发展非常重要。使用较厚的阴极是提高电池系统实际能量密度的一种简单有效的方法，可以有效降低非活性电池组件的相对重量。然而，这将导致锂离子传输问题和不均匀的电化学反应，特别是在高速循环时。因此，这些深入分析的原位测试技术将为优化电极结构的设计提供有价值的信息。原位NDP技术已被成功开发用于研究阴极中的锂传输或锂浓度。然而，通过XRD或XAS对电极材料进行深度分析的报道很少。XRD和XPDF可以用来监测阴极材料的结构和晶格参数的演化、机械应变分布和局部结构变化，而XAS可以提供阴极材料在循环过程中的化学和局部原子环境信息。利用同步辐射源微尺度甚至纳米级聚焦光束的优势，利用这些技术获得电极深度的原位分析信息是一个很有前途的发展方向。
第二，另一个重要的研究领域是开发安全可逆的锂金属阳极。金属锂被认为是高能量密度锂基可充电电池的最终阳极。然而，锂的不安全枝晶沉积和差的可回收性阻碍了金属锂电池的实际应用。在实际的原位和操作条件下，包括枝晶成核/生长和分解反应在内的基本机理还没有得到很好的描述和解释。为了实现这一目标，开发合适的原位技术来研究树枝状和多孔锂结构的形成机理以及锂金属阳极的降解机理是非常重要的。原子力显微镜和SECM可以有效地评估界面特性，并提供拓扑、力学和电化学特性。拉曼光谱技术已经应用于捕获锂离子浓度。除了表面性质，XRD还可以帮助提取结构演化和NDP，并提供锂的空间分布/密度。对于详细的纳米结构和结晶分析，传统的透射电子显微镜由于严重的束损伤而受到限制。瞬变电磁法在低温下的应用有助于解决这一问题。
第三，形成稳定的SEI或CEI对提高电池的电化学性能具有重要意义。一般来说，稳定均匀的SEI层可以防止电极和电解质之间的持续寄生反应，这对于实现高库仑效率非常重要。稳定的CEI层可以通过阴极材料的表面重构来防止不利的相变。因此，开发先进的表征技术和系统地研究层的形成和特性，如组成、均匀性和厚度，对于帮助开发优化的阳极、阴极和电解质组合非常重要。正如我们的合作伙伴所指出的，许多表面敏感技术，包括傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱和原子力显微镜，已经被应用于SEI形成和演化的原位表征。
正如格雷所说，开发新的表征技术也很重要，主要是电池组装和运行过程中的无损检测和实时观察。此外，结合各种原位技术进行表征也是一个重要的方向，可以在不同的尺度上提供多样化的信息。此外，锂电池的原位表征技术也可以扩展到其他电化学系统，如钠离子电池和锂硫电池。
相关阅读
版权声明：内容来源于互联网和用户投稿 如有侵权请联系删除
标签： #电池材料结构与表征最新研究动态