环境透射电镜揭示锂氧电池的反应机理_狗万ManBetX官网登录入口

本文摘要：随着锂离子电池能量密度的提升，传统的“不含锂氧化物/石墨”电池结构早已无法符合高比能量锂离子电池的市场需求。

随着锂离子电池能量密度的提升，传统的“不含锂氧化物/石墨”电池结构早已无法符合高比能量锂离子电池的市场需求。在众多的新型高比能量电池中，Li-O2电池是其中佼佼者，比能量可以超过900Wh/kg以上，近超强现有的锂离子电池技术。Li-O2电池之所以有如此该的比能量主要是归功于其负极材料O2在空气中的储量完全是“无限”的，因此负极的比容量也就是“无限”的，所以Li-O2电池容量的唯一的容许因素就是负极Li的数量。

Li-O2电池的性能受到很多因素的影响，还包括负极的反应机理、反应产物的形貌等因素都会对锂空气电池的静电特性产生较小的影响，而这些因素都主要依赖电解液的自由选择。来自美国西北太平洋国家实验室的LangliLuo等人近日利用环境入射电子显微镜对全固态Li-O2电池的反应机理展开了研究，研究表明在CNT表面首先构成LiO2化合物，随后该产物再次发生水解反应分解Li2O2和O2，O2的获释分解了一个外层由Li2O包含，内层由Li2O2包含的中空球状结构。目前该型研究成果早已公开发表在了近期的NaturalNanotechnology杂志上。

环境入射电子显微镜需要在氧气环境下展开工作，从而使得在原子级别对锂氧电池的反应过程展开必要的观测沦为有可能。实验中LangliLuo利用载有纳米RuO2催化剂的CNT作为负极，金属Li作为负极，金属Li表层的Li2O作为液体电解质，电池结构如下图右图。反应产物的构成过程如下图右图，从图上我们可以注意到，在反应开始旋即后，就在三相界面经常出现了一个中空的球，随后这个球持续长大，从一开始直径50nm到最后生长到了200nm，随后该中空球结构开始膨胀和塌陷。

目前还不确切，为何反应产物不构成液体颗粒或者是层状结构。为了对这其中的机理展开了解的解读，LangliLuo使用了局部电子衍射技术(SAED)对充放电过程中材料的热力学展开了研究。

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