开发的工具来了解锂离子电池不稳定性

如果锂离子电池持续，只要一辆车，不是很好吗？科学家提出硅作为高容量负极的锂离子电池。不幸的是，在硅电极界面层的增厚与形成会降低电池性能。结果呢？你必须更换电池。测量厚度的接口材料，称为固体电解质界面或 SEI，相差两个数量级。在此研究中，科学家们结合实时的原子力显微镜，可以测量表面层厚度，以电化学循环和毫不含糊地测量 SEI 进化精心设计的样品几何。样本设计便于 sei 膜厚度演变从底层的硅电极的体积变化的清晰分离。可以用于测量基准不同电解质 SEI 反应动力学模型。

原子力显微镜 (AFM) 可以测量材料表面上的原子尺度高度变化。这项调查已研制出原子力显微镜技术，研究硅 （矽） 电池电极材料在充放电过程中循环 （左）。薄膜电极的设计允许测量表面界面层 (SEI) （右图像中的紫色区域） 生长期间骑自行车;这种方法允许整体电极体积的变化 (tan) 界面厚度的提取。

若要延长锂离子电池的寿命，我们需要知道如何的 sei 膜形成战斗力。这种测量功能是新的 sei 膜性能的研究的重要一步。方法提供 sei 膜厚度演变与纳米精度的实时的测量。它将允许有效研究电解液成分和添加剂对电池性能的影响。

这项研究已发展为原位测量固体电解质界面 (SEI) 层硅电极上生长的新技术。这些界面变化伴随着体积膨胀到硅片诱导的锂的运输。这些调查团队制备薄膜无定形硅电极允许明确分离总厚度变化纳入供款的增长 SEI 并从变化中硅量的配置中。他们组装成自定义设计的电化学电池他们结合原子力显微镜的电极。电极受到充电-放电 （储硅基） 周期在一系列潜在的常量值和厚度测量在每个潜力后达到平衡。该小组进行实验与两种电解质︰ 1.2 M 锂六氟磷酸 (LiPF6) 在碳酸乙烯酯 (EC) 和丙烯 1.2 M LiPF6 SEI 演化碳酸盐 (PC) — — 探讨电解质组成的影响。小组观察 sei 膜形成主要发生在第一次充电周期和最大的 sei 膜厚度是大约 17 nm 和 10 nm，分别为欧共体和 PC 的电解质。测量也产生有价值的信息，对硅电极膨胀率和充电容量随平衡电位的变化。两者间的关系显示滞后 (例如，测量结果表明电极是否正在依赖充电或放电)，这被解释为由于变化量的硅电极中的应力演化。此示例设计和测量能力开门，明确确定的组件和变化导致高容量锂离子电池中的性能改进。