冈山大学 利用核磁共振分析检测沉积在碳电极表面的锂枝晶
锂枝晶的沉积量由7Li核磁共振信号强度定量估算
信用:转载自内封面图片(J
母亲
化学
答，2020年第29期)，得到了皇家化学学会的许可 锂离子电池是一种常见的可充电电池
它们的多面性和在各种电子设备中的大量应用——从手机到汽车——使它们看起来好得难以置信
或许是这样:最近，与伦敦银行同业拆借利率相关的火灾事件数量有所增加，尤其是在收费期间，这引起了人们对伦敦银行同业拆借利率安全性的严重担忧
科学家现在知道，这些事件可能是由于使用了损坏或未经授权的充电器
通常，这些充电器的不当使用和过度充电会导致在电池的负极上形成被称为“锂(锂)枝晶”的尖峰结构，该尖峰结构穿透负极和正极之间的屏障并导致短路
因此，准确观察枝晶形成是如何发生的对提高LiB的安全性至关重要
冈山大学的科学家们在副教授和马·戈托的带领下，最近朝着这个方向迈出了一步，这项新的研究发表在《材料化学杂志》上
他们致力于寻找LiB中枝晶形成的精确机制，努力克服它们的局限性，使它们的实际应用更容易
医生
戈托解释说:“我们想分析二次(可充电)电池中金属枝晶的形成，并有助于提高电池的安全性
" 先前试图理解锂枝晶形成过程的研究在一定程度上是成功的:它们揭示了当电池处于过充电状态时，枝晶形成发生在电池循环的过度充电阶段
但是，这些实验是在现场外进行的(在实际的电化学环境之外)，因此没有发现枝晶形成的确切开始时间
在他们的新研究中，博士
戈托和他的团队决定克服这个限制
他们认为，通过将操作方法(复制电化学环境)应用于一种称为核磁共振(核磁共振)的分析技术，他们可以准确地跟踪材料内部结构中的锂原子，而这在使用异位方法时是不可能的
使用这种技术，研究小组先前已经成功地观察到了两种负电极——石墨和硬碳电极——在LIB的过度硫化阶段的过度充电状态
在新的研究中，他们通过观察这些电极在锂化和脱锂过程(电池的充电和放电循环)中的状态，将这一研究推向了下一个阶段
他们的核磁共振分析帮助他们追踪石墨和硬碳电极在过度充电的电池中枝晶形成和锂沉积的精确开始时间
在石墨中，他们发现锂枝晶在电极完全锂化后不久形成
相反，在硬碳电极中，他们观察到，只有在准金属锂团簇出现在硬碳的孔隙中之后，才会形成枝晶
因此，科学家推断，当电池过度充电时，准金属锂团簇的形成充当了硬碳电极中锂枝晶形成的缓冲剂
他们甚至将同样的分析应用到另一种叫做钠离子电池的充电电池上，并发现了相似的结果
医生
戈托解释说:“我们发现一些有内部孔隙的碳材料(如无定形碳)在电池过度充电期间对锂和钠枝晶的沉积有缓冲作用
这些知识将在确保银行间同业拆借利率和非银行间同业拆借利率的安全方面发挥重要作用
" 通过揭示LiB和NiB中树突形成机制的复杂性，Dr
戈托和他的团队为他们的安全提供了有用的见解
事实上，科学家们乐观地认为，他们的发现将来可以应用于其他类型的可充电电池
医生
戈托总结道:“我们的发现不仅可以应用于锂离子电池和镍氢电池，还可以应用于下一代二次电池，如所有固态电池
这是使它们的实际应用更容易的重要一步
" 有了这项新研究的发现，我们可以希望我们离实现真正可持续能源的梦想又近了一步
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