用中子实验检测锂硫电池中的纳米颗粒

2019-09-07 18:36:57 编辑：来源：

导读锂硫电池被认为是下一代储能装置最有希望的候选者之一。它们的理论重量能量密度是目前可用的最佳锂离子电池的五倍。它们甚至可以在低至-50&

锂硫电池被认为是下一代储能装置最有希望的候选者之一。它们的理论重量能量密度是目前可用的最佳锂离子电池的五倍。它们甚至可以在低至-50°C的零下温度下工作。此外，硫磺价格低廉且环保。

然而，到目前为止，它们的容量随着每个充放电循环而急剧下降，因此这种电池还不能持久。容量损失是由电池单元内电极的复杂反应过程引起的。因此，确切地了解电荷(硫)和放电(硫化锂)产物如何沉淀和溶解是特别重要的。虽然硫在宏观上沉淀，因此有助于在循环过程中通过成像技术或X射线衍射进行检查，但由于其亚10nm的粒径，硫化锂难以检测。

现在已经通过对HZB 的BER II 中子源的调查首次提供了对此的了解。Sebastian Risse博士使用他开发的测量电池，在充电和放电循环(操作)期间用中子照射锂硫电池，同时用阻抗光谱法进行额外的测量。

这使他和他的团队能够在十次放电/充电循环期间以极高的精度分析硫化锂的溶解和沉淀。由于中子与氘(重氢)强烈相互作用，研究人员在电池中使用了氘代电解质，使固体产物(硫和硫化锂)都可见。

他们的结论是：“我们观察到硫化锂和硫磺沉淀不会发生在微孔碳电极内部，而是发生在碳纤维的外表面上，”Risse说。这些结果为开发更好的电池电极提供了有价值的指导。