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Las distribuciones y tamaños de peróxido de litio sobre y en las caras finales de los electrodos C-AAO. CRÉDITO El equipo del Prof. TAN Peng |
Resumen:
Con una alta densidad de energía, las baterías de Li-O2 se han convertido en tecnología de baterías de última generación. Dentro de la batería de Li-O2, la generación y descomposición del producto de descarga, el peróxido de litio sólido (Li2O2), tiene un impacto significativo en el rendimiento de la batería. Investigaciones anteriores arrojan poca luz sobre la forma y la distribución del Li2O2 en el interior, lo que deja preguntas sin respuesta sobre la tendencia y los factores que contribuyen al cambio de tamaño y forma interna del Li2O2.
Investigadores resuelven misterios dentro de baterías de Li-O2
Hefei, China | Publicado el 30/09/2022
Recientemente, un equipo dirigido por el Prof. TAN Peng de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China ha desarrollado un electrodo de alúmina-aire anódico recubierto de carbono (C-AAO) con una matriz altamente ordenada: como estructura. El equipo obtuvo nuevos conocimientos sobre la muerte súbita y las vías de reacción de las baterías de Li-O2. El trabajo fue publicado en Nano Letters.
El equipo de investigación diseñó un electrodo C-AAO especial que se rompe fácilmente y aún mantiene la distribución de su producto, lo que permite realizar observaciones de Li2O2 en todo el electrodo. Usando espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), el equipo determinó el factor que contribuye a la caída repentina de voltaje y la muerte a diferentes densidades de corriente. Los resultados de la investigación muestran que, con corrientes pequeñas, los diámetros de los canales limitan el crecimiento de Li2O2 anular, lo que provoca el bloqueo de los electrodos. Por lo tanto, la caída repentina de voltaje está asociada con una gran impedancia de transferencia de carga y polarización de concentración causada por el bloqueo del electrodo. A altas corrientes, la muerte súbita se atribuye a la impedancia de transferencia de carga y la polarización de concentración menos significativas de las reacciones electroquímicas rápidas.
Además, para encontrar el mecanismo de tales reacciones, el equipo de investigación realizó un análisis detallado del modelo de crecimiento de Li2O2 en las caras de los extremos y en el interior de los electrodos C-AAO. El Li2O2 en las caras de los extremos se encuentra en tres modelos toroidales. El más común crece “abrazado” en la pared, formando un anillo incompleto. El resto crece lateralmente en la superficie o en forma de núcleos que se forman en otras superficies de Li2O2. A medida que aumenta la densidad de corriente, es probable que el Li2O2 anular dentro del electrodo quede cubierto por sus contrapartes floculadas, lo que sugiere que el Li2O2 se produce a lo largo de las superficies del electrodo y no por desproporción dentro de los canales. El equipo propuso una nueva ruta de crecimiento para el Li2O2 anular en la que el Li2O2 formado durante el crecimiento temprano en la interfaz Li2O2/electrodo está relacionado con la ruta de la superficie, seguido por el peróxido de litio (LiO2) en solución formado alrededor de partículas de Li2O2 desproporcionadas y que cubren la ruta de la superficie. un anillo incompleto.
Esta investigación proporcionó respuestas a preguntas de larga data sobre el mecanismo de las baterías de Li-O2, así como información sobre el diseño de electrodos.
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