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美国SLAC采用同步光源技术研究 锂电池相变换过程 ■刘兰兰 电池材料的性能在很大程度上取决于电化学反应过程中 材料结构的演变和化学变化。因此，解决空间依赖反应通道的 问题可以启发对机理的认识，并能促成可充电电池材料的合 理设计。该研究中，研究人员通过光谱和三维成像考察了锂离 子电池负极材料(即氧化镍纳米片)在多种荷电状态下的相 演变全景图。研究人员还重建了三维锂化／脱锂的正面，并发 b f，200 伽 0c 现。在完全浸入电解液的情况下。相转化可以从材料相同板上 0 专 900 ∞ 8lQ暮m 较远的位置集结。此外。锂化氧化镍的体系结构是一个弯曲的 ：600 ∞ 一誊一 多孔金属框架。而且，研究人员观察到负极一电解质相界面在 基300 们 ulqEoIn o 0 充电和放电过程中的动态演变。该研究的意义有：解决一般的 0 10 20 30 40 number Cycle 电化学驱动相变【例如嵌入反应)的不均匀性问题。以及大尺 寸电池电极电荷分布不均匀的起因问题。 在该项研究中，高科技的“智能窗”为响应电流会变暗以 过滤掉阳光，功能很像电池。斯坦福直线加速器中心(SLAC)对 c—l-。c《三营譬导o X射线的研究可以非常清晰地观察到这些窗口的变色材料如 何在工作电池中反应——这些信息可能有益于下一代可充电 d 电池的研发。 研究人员使用的智能窗口材料为氧化镍超薄片，作为锂 离子电池负极。并使用SLAC斯坦福同步辐射光源(SSRL)；}P 其它实验室的设备以研究其变化的化学特性和3D特性。图1 显示了锂离子扣式电池的组成部分，包括氧化镍超薄片作为 电极组件，从顶部到底部，电池组件包括：负极帽，弹簧，垫圈， Ial不同倍率充放电电压；IbJ1／2C时窖量保持率和库仑效 锂负极，垫圈，隔膜，装有氧化镍纳米片的网栅，工作电极和正 率；(cJ1／2C(蓝色)、1C(冀色)、2C(红色)和5C(绿 色)时的倍率性能；Id)充放电循环后的电化学阻抗Nyq