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DENSsolutions原位熱電桿研究LiCoO2正極材料熱穩定性

發布日期: 2020-09-28
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    LiCoO2具有典型的層狀結構,其工作電壓高,充放電電壓平穩,比能量高,循環性能好,且由于LiCoO2具有生產工藝簡單和電化學性能穩定等優勢,所以實現商品化的正極材料。

    LiCoO2雖然理論比能量很高,但對于商用的基于LCO的電池,僅利用了其理論容量的一半,另一方面,這也表明增加其實際能量密度具有巨大潛力。另外,對于鋰離子電池在大型系統(尤其是具有高能量密度的系統)上的應用而言,熱穩定始終是至關重要的問題。熱分解的氧氣會與易燃的電解質發生反應,并導致熱逃逸。另外,環境條件本身與熱穩定性直接相關。據報道,氧化和還原氣體環境之間只有達到5×10-4 atm的差異才能使氧氣釋放溫度提高200℃。對于高壓循環,由于正極的副反應會引入高還原環境,從而降低氧空位的形成能和遷移勢壘,驅動晶格氧釋放并在正極表面產生缺陷。這將使高壓LCO正極對熱不穩定性更敏感,但是降解機理尚不清楚。

 

    近日,來自武漢理工大學的吳勁松、孫叢立等人在ACS Nano上發表了題為“High Voltage Cycling Induced Thermal Vulnerability in LiCoO2 Cathode: Cation Loss and Oxygen Release Driven by Oxygen Vacancy Migration”的文章。該團隊在聚焦離子束(FIB)加工樣品的基礎上,利用透射電子顯微鏡與DENSsolutions原位雙傾加熱加電樣品系統結合,通過穩定控制體系溫度,揭示了高壓LiCoO2中由氧空位遷移引發的新機制。由高壓循環引發的氧缺陷輔助Co離子遷移和還原到體相LCO晶格表面,使得失配的氧不穩定終導致氧氣釋放。由于動力學控制的陽離子遷移過程(不斷損失的表面陽離子緩慢的由表面到體相傳播),這種氧釋放機制被稱為表面降解機制。

 

    作者原位加熱實驗過程均在DENSsolutions原位雙傾加熱/加電樣品系統內完成,穩定的加熱控制,極低的漂移率保證了400℃下HAADF-STEM圖像的獲取和EELS譜圖的表征。

    另外,作者通過FIB技術將獲得的樣品直接轉移到DENSsolutions原位加熱芯片上,加熱芯片高達850μm2的觀察窗口面積以及通過金屬加熱絲進行加熱的方式,使得客戶進行FIB操作變得更簡單便捷,搭配DENSsolutions的MEMS芯片FIB樣品臺和標準操作流程,輕松制取各種樣品,大大節省實驗準備時間。

1、*的52°&33°設計,方便用戶進行較小角度傾轉即可原位提取微米薄片至芯片上繼續減??;

2、DENSsolutionsMEMS芯片設計,使得芯片FIB制樣過程無需二次打開FIB樣品腔,大大節省制樣時間;

3、用戶可將微米厚度的薄片原位轉移到芯片上繼續減薄至納米厚度,大大提高制樣成功率,同時在芯片上實現精細加工,樣品上下表面都可清洗干凈,減少FIB制樣過程中引入的Pt污染。

了解近的原位技術進展和活動安排。精彩咨詢持續熱力呈現。             

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