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基于空间分辨中子衍射方法的锂离子电池电化学反应均匀性研究

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锂离子电池作为一种具有复杂组成的电化学器件,其电化学反应的均匀性受多种因素影响,包括正负极材料成分、电池结构和制备工艺等.电池的局部电化学反应不均匀性将导致局部失效加剧,进而影响其电化学性能、循环稳定性和安全性.鉴于电池拆解分析不但会破坏其电芯结构,改变电极材料的化学性质,进而影响分析结果的准确性,本工作介绍并应用无损的空间分辨飞行时间中子衍射方法,对大尺寸软包锂离子电池电化学反应分布的均匀性展开研究.通过采集和分析毫米尺度测试区域的中子衍射数据,获得了全电池在初始状态和失效状态下锂离子嵌入石墨负极过程中的相变信息,并构建了全电池不同位置处的石墨负极多相含量分布和归一化后负极中的锂浓度分布图.此外,结合高精度三维X射线断层扫描方法,从电池厚度、电流密度和电解质浓度等多个角度,分析和探讨了这些因素对锂离子电池电化学反应均匀性的影响.空间分辨中子粉末衍射方法可以对不同类型和不同形状的金属离子电池中的电化学反应均匀性进行快速直接的检测,为电池结构性能优化和技术改进提供强有力的技术支持.
Spatially-resolved neutron diffraction study of the homogeneity of electrochemical reaction in lithium-ion batteries

spatially-resolved neutron powder diffractionelectrode of Li-ion batterieslithium distributionhomogeneity of electrochemical reaction

童文欣、黄中垣、王睿、邓司浩、何伦华、肖荫果

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北京大学深圳研究生院,广东深圳 518055

散裂中子源科学中心,广东东莞 523803

中国科学院物理研究所,北京 100190

空间分辨中子衍射方法 锂离子电池材料 锂浓度分布 电化学反应均匀性

国家重点研发计划国家自然科学基金国家自然科学基金广东省区域联合基金东莞松山湖大科学装置开放课题材料基因组大科学装置平台重大科技基础设施项目(平台项目)

2020YFA040620352072008U20321672022B1515120070KFKT2022A04

2024

10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0773

储能科学与技术
化学工业出版社

储能科学与技术

CSTPCD北大核心
影响因子：0.852
ISSN：2095-4239
年,卷(期)：2024.13(1)
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