了解电动汽车的电池并改进它们?这个方法会有帮助

锂离子电池由于其性能而成为当前可充电电池的标准。要使它们工作,它们的第一次充电必须产生科学家所称的固态电解质间相,即SEI。直到太平洋西北国家实验室(PNNL)和美国陆军研究实验室(U.S. Army Research Laboratory)的研究人员开发出一种方法,人们才知道它是如何形成的,以及如何让它表现得更好。

液体二次离子质谱,或液体模拟,使他们能够确定,SEI有两层。不仅如此:他们能够检查这些层的化学成分,以及在细胞中发生了什么来形成它们。

研究人员发现,靠近阳极的那一层很薄,但密度大,比较硬,它会排斥电子,让锂离子通过。SEI的外层越厚,液体越多。它是介于电解液和SEI其余部分之间的“中间人”。

根据新闻发布,这种专利方法使用一种“充满能量的离子束在电池中隧道进入一个刚刚形成的SEI”。这样就可以提取这些层中的一些物质,并允许研究人员用质谱仪对它们进行研究。由于表面张力,液体电解质保持在原位。

本文的第一作者朱子华与《自然·纳米技术》杂志合作,为我们提供了这些图片。他总结了他们所取得的成就:

“我们的技术让我们对这种复杂结构中的分子活动有了坚实的科学理解。”

例如,这意味着他们现在知道氟化锂如何帮助电池更好地工作。早就知道这种化学方法是有益的,但没人知道确切的原因。通过液态SIMS,研究人员发现氟“成为了SEI内层的一部分。”他们现在也意识到了将更多的氟引入SEI的方法。

除了朱子华,其他来自西北大学的研究人员还有周玉凡、毛苏、余霞飞、张燕燕、王军刚、任小迪、曹瑞国、吴旭、唐纳德·贝尔、杜英戈和余晓英。康旭是来自美国陆军研究实验室的研究员。

其他电池研究人员可能会感谢这些人的成就,以及由于他们的工作而拥有更好,更可靠的电池组的电动汽车用户。

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