科學家在立陶宛 – 蘇福爾電池中實時可視化電解質的行為

HZB中的團隊使用非破壞性方法，首先研究了用薄電解質的一袋鋰硫硫的細胞。借助Neprando中子斷層掃描，他們可以實時可視化液體電解質如何在充電和重置過程中通過多層層分發和去除電極。這些結論， 出版 v 先進的能源材料提供有關細胞衰竭機制的寶貴信息，並有助於開發與工業用途相關格式的高能量密度的緊湊型Li-S電池。

作為下一代電池中最有前途的技術之一，鋰硫（Li-s）的電池可以達到超高的重量能量密度（例如，對於現代鋰液泡的700 W/kg而言，與〜250 W/kg相比），這使得它們對航空航天，機器人和長期電動車特別有吸引力。豐富且廉價的硫為鋰離子電池中使用的關鍵和地緣敏感金屬（例如，CO，NI）提供了令人信服的替代品。

減輕體重很困難

然而，實用的能量密度通常僅限於高度的非活性材料，例如電解質。為了增加細胞水平鋰 – 鈣電池的能量密度，有必要減少電解質的量。然而，電池電池中的電解質越小，它越困難地將其完全浸入電極中。不完整的潤濕違反了電化學過程，並導致電池更快甚至失敗的事實。

“關鍵問題是電解質如何含有電極，滲透到電極的一部分中並分佈LI-S袋，然後這些特性如何影響電池的性能。由於電池的閉合配置，很難觀察到無損害的電解質質量，” HZB PROF CHEMIST說。 Yan Lu博士，領導了這項研究。

中子斷層掃描：實時深度景觀

為了觀察在Li-S電池中充電和卸載過程中袋子的動態濕潤，Yan Lu團隊開發了用於袋子和操作實驗的多層袋。 Li-S袋的多層電池是使用瘦電解質並根據相關參數在組裝組件組件組件HZB實驗室中製造的。

HZB圖像組的Ingo Manka博士和Nikolai Kardzhilov博士使用Grenoble的Laue Longwin Institute的中子研究了這些樣品，具有最大的精度，例如鋰和氫，例如鋰和氫。

分析電解質的行為

Jan Lou說：“這使我們能夠第一次觀察液體電解質的實時表現，以及隨著時間的推移，潤濕方式在袋子的不同層中如何在本地變化。我們從中得到了一些有趣的想法。”

在電池的其餘部分階段，隨著開路的張力，在當地，尤其是在休眠階段開始時積累了不健康的區域。細胞改善電解質潤濕。然而，悠久的娛樂階段僅對電解質的一般潤濕效果最小。

排放/電荷的過程顯著改善了電解質的均勻性，因此可以有助於硫的電化學激活，從而導致電池容量的增加。該團隊首次觀察到潤濕行為的獨特“呼吸”和“呼吸”：這些是潤濕電解質的周期性過程，與硫化合物的溶解和沈淀相關。

“電解質潤濕的動態行為與由於LI-S系統的清晰化學性能而導致的普通鋰離子電池的行為顯著不同，” Yana Lu團隊的後類研究人員Lyu Lu博士說。

Jan Lu說：“這是我們對導致這種系統迅速老化和失敗機制的理解的重要貢獻。這些理解將有助於提高Li-S電池的能量密度，同時保持使用壽命。”