独特的X射线仪器揭示了关于富锂电池材料的新事物欧洲杯足球竞彩

一个国际研究小组工作劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)美国能源部(DOE)借助特殊的X射线仪器获得了更好地了解富含锂的电池材料。欧洲杯足球竞彩

伯克利实验室先进光源的高级科学家万里杨,研究了共振无弹性X射线散射(RIXS)系统。杨改编了瑞典富锂电池材料焦耳研究的rixs技术。欧洲杯足球竞彩
伯克利实验室先进光源的高级科学家万里杨,研究了共振无弹性X射线散射(RIXS)系统。杨改编了瑞典富锂电池材料焦耳研究的rixs技术。欧洲杯足球竞彩图像信用:万利杨/伯克利国家实验室。

这种材料是欧洲杯足球竞彩激烈研究的主题,以便他们扩展电子设备的操作和电动车辆的运行能力。

该团队对称为锂锰氧化物(Li)的材料分析2mno.3.),所谓的“富含锂”材料的极端情况,包括在这范围内的最大可能的锂量。欧洲杯足球竞彩

电池社区的新设计原理是由富锂材料构成的电池电极可以实现高容量,高压操作,因为材料中存在的氧气部分参与可逆化学品“氧化还原的反应,其中氧气循环增益的原子欧洲杯足球竞彩并失去电子。

这允许电池具有更大的保护和利用电荷的容量。

但这项研究表明,可逆反应实际上不涉及锂的氧气2mno.3.在电池运行时。

相反,在锰 - 材料中进行的另一种研究 - 表明材料潜在循环背后的原因可以归因于锰基反应的非凡但完全改变,容量相对低,之后最初的充电。

该发现提供了调查富含锂族家族之外的高能电极材料的新机会。欧洲杯足球竞彩

除此之外,研究人员特别惊讶地发现了“部分可逆”消失和在材料表面上形成碳酸盐化合物。

这种高反应性表面特性表明该材料可以作为催化剂用作不寻常,先进的电池所需的可逆化学反应,例如锂 - 二氧化碳和锂空气电池。

碳酸盐化合物注意到李2mno.3.表面含有附着在氧原子上的碳,这意味着富含锂的材料可以是涉及二氧化碳气体的反应的有效催化剂。欧洲杯足球竞彩

我们所有人都令人兴奋的是,通过对这种材料的基本光谱研究,我们不仅阐明了这种长争论材料的反应机制,而且还发现其作为催化剂的概念性不同的用途

万里阳,高级科学家,高级光源,伯克利国家实验室。

杨还改编了一种称为这种电池分析的谐振非弹性X射线散射(RIX)的方法。他甚至担任该研究的共同作者,作为大规模的全球合作的一部分工作。新的研究发表在了焦耳3月4日的期刊TH.,2021。

一些发现表明,由于其高反应性表面,该材料实际上更适合作为催化剂。因此,我们的电池材料合作者将其测试为催化剂,发现它确实具有卓越的锂 - 二氧化碳和锂气体的性能。

万里阳,高级科学家,高级光源,伯克利国家实验室

该团队在这分析中观察到李建国建造的高容量碳酸盐循环2mno.3.与具有标准氧化物基催化剂的类似体系相比,催化剂具有更好的可逆性。

这些结果也铺平了使用全系列富含碱材料作为其他类型的应用的催化剂,包括燃料电池。欧洲杯足球竞彩

高级光源的专用光束线对研究是一体的。该光束线可以在基本上解剖化学反应一次元素,以确定哪些元素,或者没有,有助于反应。

高级光源是一个同步rotron,可以在从红外线到X射线的波长或“颜色”范围内的光。

研究人员使用rixs在电荷 - 放电循环中在不同阶段绘制样品化学。但他们没有发现任何调查人员预测这种材料的可逆氧氧化还原反应的任何证据。

相反,研究人员发现氧气仅在单向氧化反应中涉及,并且在高活性表面反应中涉及。

杨观察到最新的分析推翻了许多知名模型,用于解释电池电极中的氧氧化还原活动。

但是,它确实为可以使用氧氧化还原反应的经济高效材料的种类铺平了新的思考,因为发现富锂电极内的氧氧化还原反应的行为与传统电极的氧氧化还原反应的行为相同欧洲杯足球竞彩今天使用。

利用氧氧化还原反应可能导致电池具有高容量,高压性能。

该研究还涉及来自伯克利国家实验室,斯坦福大学,北京大学深圳研究生院,天津师范大学,东北大学,中国科学院和中国科学院的斯坦福大学国家加速实验室的其他研究人员。欧洲杯线上买球

The study was funded by the U.S. DOE Office of Science, the U.S. DOE Data, Artificial Intelligence, and Machine Learning at DOE Scientific User Facilities project, the National Key R&D Program of China, Beijing Municipal Science & Technology Commission, and the National Natural Science Foundation of China.

在斯坦福大学进行的这项研究也由美国母鹿基本能源科学办公室提供资金,材料科学与工程司。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球高级光源是伯克利实验室的科学用户设施的DOE办事处。欧洲杯线上买球

期刊参考:

Zhuo,Z.,。(2021)LI的循环机制2mno.3.:Li-Co2阴极材料中氧氧化还原的电池和共性。欧洲杯足球竞彩焦耳doi.org/10.101016/j.joule.2021.02.004

来源:https://www.lbl.gov/

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