2021年9月10日消息，一個國際研究團(tuán)隊設(shè)計了一種方法來檢測鋰離子電池的降解機(jī)制。

鋰離子(Li-ion)電池因其在長壽命循環(huán)和能量密度方面的巨大潛力而被視為電池技術(shù)未來的巨大希望。然而，退化是鋰離子電池最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。為了消除退化并延長使用壽命，科學(xué)家們首先需要找出導(dǎo)致鋰離子電池退化的原因。

在Energy&EnvironmentalMaterials上發(fā)表的一篇論文中，薩里大學(xué)與TESCANBrno、sro（掃描電子顯微鏡和相關(guān)帶電粒子束儀器的全球領(lǐng)先供應(yīng)商）和橡樹嶺國家實驗室一起解釋了一種新的檢測方法并研究鋰離子的降解機(jī)制。

該團(tuán)隊使用集成表征平臺直接觀察電池電極內(nèi)部。該平臺基于雙光束電子顯微鏡，并附有質(zhì)譜設(shè)備。

集成氙離子等離子體FIB銑削和ToF-SIMS技術(shù)。a)循環(huán)NMC電極的第一步Xe+PFIB銑削示意圖，以及橫截面界面的SEM圖像（插圖，藍(lán)色框，比例尺：40μm）。（灰色層：帶有SEI的外表面，黃色層：外部SEI下方的次表面。）b）循環(huán)NMC陰極橫截面界面上所選區(qū)域（紅色框）的集成ToF-SIMS表征示意圖，和所選區(qū)域的SEM圖像（插圖，紅色框，比例尺：10μm）。c)ToF-SIMS表征獲得的質(zhì)譜圖，以及二次離子的指數(shù)圖解。d)上述檢測區(qū)域在循環(huán)NMC電極橫截面界面上的鋰化學(xué)映射（從100個斷層掃描框架中整合，相當(dāng)于從橫截面界面起30nm的總縱向深度）。信用：DOI：10.1002/eem2.12221

使用該平臺，該團(tuán)隊能夠研究鋰離子電池（NMC陰極和石墨陽極）中廣泛使用的電極的行為，并且該團(tuán)隊有史以來第一次能夠觀察到退化的發(fā)生。這些觀察結(jié)果可以讓科學(xué)家對鋰離子電池的性能進(jìn)行改進(jìn)，從而在未來得到改進(jìn)。

薩里大學(xué)項目聯(lián)合負(fù)責(zé)人趙云龍博士說：“如果鋰離子電池要通過各種應(yīng)用在我們的日常生活中發(fā)揮不可或缺的作用來發(fā)揮其潛力，那么科學(xué)社區(qū)需要識別和研究其降解過程中的復(fù)雜反應(yīng)。我們的方法可能是使鋰離子電池提高能量密度的基石?！?/p>

薩里大學(xué)的項目聯(lián)合負(fù)責(zé)人TanSui博士說：“我們才華橫溢的科學(xué)家團(tuán)隊受到開發(fā)一種方法的前景的推動，這種方法有朝一日可以讓鋰離子電池在一個更綠色的星球上發(fā)揮主導(dǎo)作用。我們對未來可能帶來的東西感到興奮?！?/p>