據(jù)外媒報(bào)道，澳大利亞核科學(xué)和技術(shù)組織（ANSTO）的研究團(tuán)隊(duì)利用中子散射技術(shù)來了解可充電鋰離子電池（LIB）中有害鋰結(jié)構(gòu)的形成。

（圖片來源：澳大利亞核科學(xué)和技術(shù)組織）

現(xiàn)在，鋰電池廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車，但其能量容量仍達(dá)不到許多下一代技術(shù)的要求。盡管在電池中用純鋰金屬代替普通電極有助于提高儲(chǔ)能，但鋰表面形成的鋰微結(jié)構(gòu)可能會(huì)造成短路，并導(dǎo)致電池發(fā)生故障。研究負(fù)責(zé)人Vanessa Peterson教授表示：“了解有害鋰結(jié)構(gòu)如何以及為何形成，可以防止其形成，最終使人們能夠使用這類高能電池，這一點(diǎn)非常重要?！?/p>

眾所周知，拆解后的電池中存在不同類型的結(jié)構(gòu)，如晶須（whisker）狀、苔蘚（moss）狀和樹狀枝晶。晶須狀枝晶類似于細(xì)小的針，苔蘚狀枝晶看起來像多孔層，而樹狀枝晶是又長又薄的結(jié)構(gòu)，正是這些“枝晶”結(jié)構(gòu)制造了問題。

Peterson表示：“研究人員使用澳大利亞中子散射中心（Australian Center for Neutron Scattering）的Quokka和Kookaburra儀器，通過小角度和超小角度中子散射（SANS和USANS）技術(shù)來研究這些復(fù)雜的鋰結(jié)構(gòu)。”

這些方法極具洞察力，無需拆解電池即可提供關(guān)于電池內(nèi)部鋰結(jié)構(gòu)尺寸和形狀的信息。因?yàn)殡姵刂邪S多組件，所以可以從不同部分收集SANS和USANS數(shù)據(jù)，以便單獨(dú)分離出數(shù)據(jù)中的鋰信息?！敖柚@些信息，研究人員設(shè)計(jì)了對(duì)稱的軟包電池，非常適合研究沉積在其中的鋰的變化?！?/p>

與X射線成像、顯微鏡或氣體吸附等其他方法相比，研究人員利用SANS和USANS提供了一種精確且不太復(fù)雜的方法來分析沉積鋰的結(jié)構(gòu)。研究還表明，SANS和USANS具有高度敏感性，有助于了解因鋰沉積而在鋰和電解質(zhì)之間形成的界面。

Peterson根據(jù)測量數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)模型來量化表面積和這些界面之間的平均距離。她表示：“觀察顯示，沉積鋰的表面面積和界面距離以復(fù)雜的方式變化，這取決于電池的使用過程。這些發(fā)現(xiàn)為未來的研究打開了大門，有助于探索相關(guān)因素如何影響沉積鋰的表面積和界面之間的距離，如電流大小、充電時(shí)間、鋰沉積和溶解的循環(huán)過程等因素。對(duì)于解決鋰離子電池技術(shù)中鋰枝晶生長的相關(guān)挑戰(zhàn)，了解這些因素具有重要意義。”