2020年7月21日
在充电和放电过程中，电池内部在微观层面上发生了什么。
由奥尔登堡大学化学系的甘瑟·维特斯托克教授领导的一组科学家最近提出了一种新技术，可以对迄今为止在科学杂志上基本上无法观察到的过程进行实时观察ChemElectroChem．
据研究人员称，这种新技术可以加速寻找创新电池的合适材料，最终目标是开发更环保、更耐用、功率密度更高的储能设备。欧洲杯足球竞彩
来自明斯特大学电池研究中心MEET (Münster电化学能源技术)的科学家也加入了这个团队。
电池把化学能转换成电能。在这个过程中，带电粒子从带正电的电极，即阴极，穿过到负极。欧洲杯猜球平台在许多现代电池和可充电电池中，活性金属锂是阳极的重要组成部分。
在操作过程中，表面形成超薄层，保护电极和电池液不分解。然而，到目前为止，几乎不可能直接观察到这些复杂层(只有百万分之一米(微米)厚)在充放电周期中发生的变化。
该团队开发了一种新的测量原理，可以在电池运行期间获取金属锂电极表面的局部高分辨率信息。“随着时间的推移，电极表面的化学过程会对电池的耐用性和性能产生重大影响，”维特施托克说。
研究人员使用扫描电化学显微镜(SECM)进行分析。这个过程包括扫描样品表面的测量探针，以仅几微米的间隔收集化学信息。然后，专门的软件将测量数据转换成彩色图像。“通过多次重复这个过程，我们可以像在翻页本中一样跟踪样品表面的变化，”维特施托克解释说。
维特施托克物理化学研究小组的博士生巴斯蒂安·克鲁格开发了一种特殊的测量电池，在这种电池中，实验条件——比如电流强度——基本上与真实电池中的条件一致。
这位化学家测试了他用3D打印机和数控微铣床制作的各种细胞组件。同一组的另一名博士生Luis Balboa进行了计算机模拟，以优化细胞的几何形状，重现真实的实验条件。来自明斯特的团队提供了参考样本。
有了这个装置，科学家们能够以前所未有的精度观察锂阳极的过程。他们观察到，在高速充电时，电池液中的锂是如何沉积在阳极上的。
这些局部增强的沉积物可以发展成所谓的树突——锂在电极上的分支延伸。这种构造限制了电池的耐用性，在极端情况下甚至会导致它们的破坏。
“我们研究的突破在于，我们第一次能够在测量仪器中直接在现实电流密度下进行这样的过程，并直观地监控它们的效果。”维特施托克的压力。
他补充说，这项技术也可以用于其他类型的电极，并解释说，长期目标是研究不同的预处理步骤如何影响电极上保护层的形成。
这项工作是合作项目的一部分锂氧电池的替代材料和组件欧洲杯足球竞彩到2020年底，该项目将获得联邦教育和研究部(BMBF)的资助。目标是设计创新的电池组件，同时开发测试这些组件的技术。
来源:https://uol.de/