Для устройств накопления энергии (ESD) в их крупномасштабных применениях требуются длительный срок службы и высокая безопасность. Следовательно, важно изучить как механизмы работы, так и механизмы отказа ESD.
Недавно группа исследователей под руководством профессора Фу Цяна из Даляньского института химической физики (DICP) Китайской академии наук (CAS) с помощью методологии исследования поверхности на месте обнаружила атмосферно-зависимые механизмы релаксации и отказа ESD.
Результаты были опубликованы в журнале Американского химического общества 13 октября.
Исследователи визуализировали зависящие от атмосферы процессы релаксации и отказов в ESD с помощью рамановского рассеяния на месте, дифракции рентгеновских лучей (XRD) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS).
Они обнаружили, что для алюминиево-ионной батареи (AIB) релаксационные эффекты графитового электрода в безводной атмосфере проявляются в восстанавливаемых ступенчатых изменениях структуры и электронной релаксации. Механизм можно описать как перераспределение пар анион / катион внутри графитового электрода с помощью XPS in situ.
После воздействия водной атмосферы молекулы H2O из окружающей среды могут внедряться в графитовый электрод, и реакции гидролиза могут инициироваться между вновь внедренным H2O и ионами. После интеркаляции и гидролиза H2O произошли отказы графитового электрода, о чем свидетельствует деградация ступенчатой структуры и электронная развязка.
«Мы разработали методы работы с контролируемой атмосферой, температурой и потенциалом / на поверхности / на границе раздела и четко определенные модельные устройства», — сказал профессор Фу. «Такие методы могут быть расширены для изучения механизмов релаксации и отказов большего количества электростатических разрядов, таких как металл-ионные вторичные батареи/суперконденсаторы, а также межфазные реакции в металл-газовых батареях».
Источник — aobe.