用中子實驗檢測鋰硫電池中的納米顆粒

2019-09-07 18:36:57 編輯：來源：

導讀鋰硫電池被認為是下一代儲能裝置最有希望的候選者之一。它們的理論重量能量密度是目前可用的最佳鋰離子電池的五倍。它們甚至可以在低至-50&

鋰硫電池被認為是下一代儲能裝置最有希望的候選者之一。它們的理論重量能量密度是目前可用的最佳鋰離子電池的五倍。它們甚至可以在低至-50°C的零下溫度下工作。此外，硫磺價格低廉且環保。

然而，到目前為止，它們的容量隨著每個充放電循環而急劇下降，因此這種電池還不能持久。容量損失是由電池單元內電極的復雜反應過程引起的。因此，確切地了解電荷(硫)和放電(硫化鋰)產物如何沉淀和溶解是特別重要的。雖然硫在宏觀上沉淀，因此有助于在循環過程中通過成像技術或X射線衍射進行檢查，但由于其亞10nm的粒徑，硫化鋰難以檢測。

現在已經通過對HZB 的BER II 中子源的調查首次提供了對此的了解。Sebastian Risse博士使用他開發的測量電池，在充電和放電循環(操作)期間用中子照射鋰硫電池，同時用阻抗光譜法進行額外的測量。

這使他和他的團隊能夠在十次放電/充電循環期間以極高的精度分析硫化鋰的溶解和沉淀。由于中子與氘(重氫)強烈相互作用，研究人員在電池中使用了氘代電解質，使固體產物(硫和硫化鋰)都可見。

他們的結論是：“我們觀察到硫化鋰和硫磺沉淀不會發生在微孔碳電極內部，而是發生在碳纖維的外表面上，”Risse說。這些結果為開發更好的電池電極提供了有價值的指導。