可充电固态电池(SSB)已作为基于降低的火灾危险和实现高级电池化学物质(例如碱金属阳极)的潜力而成为下一代储能装置。然而,陶瓷固体电解质(SES)通常在缓解机械应力方面具有有限的能力,并且对以身体为中心的立方体碱金属或其合金在化学上不稳定,或其具有较小溶质元件(β-相)的合金。肿胀 - 然后对β期的重新培训通常会引起不稳定性,例如SE断裂和腐蚀以及电子/离子接触的丧失,这会导致高电荷转移耐药性,短路等。这些挑战要求其他类别的材料和新型纳米复合体系结构的合作,以缓解压力和维护基本接触,同时最大程度地减少有害的破坏。在这篇综述中,我们总结了解决这些问题的最新进展,包括将其他类别的材料(MIEC)多孔中间层和离子电子绝缘子(IEI)粘合剂(例如SE和金属(例如β-相和当前的收集器)除外)是传统SSB组成的,除了SE和金属(例如β-相和当前的收集器)之外,还包括传统的SSB组合。特别是我们专注于提供理论解释,以了解开放式纳米孔MIEC中间层如何操纵β相沉积和剥离行为,从而抑制这种不稳定性,从而指代基本的热力学和动力学来控制β-相的成核和生长。审查结束时,通过描述SSB的多孔MIEC Interlayers未来设计的途径。
iii. 招待小屋、飞机静态展示以及特技表演将在 MIEC 会场外举行。 iv. LIMA 期间将有一些新特色和亮点,例如专门的空间技术区,由大约 30 到 50 家公司组成,展示他们在航天工业中的技术和服务,以及一个国家级空间会议,一个专注于教育和职业发展的综合青年计划,同时通过电子游戏大会和锦标赛以及国防妇女部分提供休闲。除此之外,海军首长圆桌会议和空军首长圆桌会议/论坛等传统旗舰活动仍将是 LIMA 2023 的主要亮点。 v. 海事板块将通过在度假村世界区域举行的静态展示和演示进行展示。 VIP 代表和相关贸易参观者将安排每天参观这个专门的海事板块。公众游客也可以通过 1 张通行证在 5 天内往返于两个地点之间。
效率[2]和低污染物排放。[3]解决当前系统成本和长期稳定性的限制将使该技术得到广泛的商业化。[4]将电池工作温度从当前设备中的800°C以上降低到700°C以下被普遍认为是解决上述问题的有效方法,因为它可以提高CO2-H2O共电解的效率,[5]通过使用较便宜的互连材料来降低成本,[6]并减轻结构退化,包括阳离子传输[7]和颗粒粗化。[8]面积比电阻(ASR)与阴极材料的氧还原能力密切相关。[5]降低SOFC工作温度的一个显着缺点是总电池电阻增加,这将导致电池的功率输出降低。 [9] 因此,人们投入了巨大的精力来开发具有催化活性的正极材料,这种材料在 700°C 以下的温度下表现出理想的 ASR。混合离子和电子导电 (MIEC) 氧化物 Ba 0.5 Sr 0.5 Co 0.8 Fe 0.2 O 3 − δ (BSCF) 是基准正极材料之一 [9] ,因为它具有良好的电极
由于其高的理论容量(3860 mAh g-1)和低电化学电位,体心立方(BCC)相的锂金属(Li Metal)被视为高能量密度可充电锂电池的终极负极材料。[1] 然而,由于锂金属形态不稳定性(LMI)[2]在重复循环中出现,导致内部短路、库仑效率低、电解质消耗、容量衰减迅速和安全隐患,锂金属电池的实际部署长期以来受到阻碍。[3–9] 锂金属可充电电池存在两个基本问题:锂枝晶穿透引起的短路会带来重大安全隐患[10,11] 和低库仑效率限制循环寿命。 [12] 我们认为前者是由于电沉积过程中锂金属受到压缩引起的,而后者是由于剥离过程中的拉应力引起的,从而引起空化、电子逾渗损失和死锂金属,以及固体电解质 (SE) 侧的断裂和离子逾渗损失。尽管迄今为止在阐明沉积半循环中锂金属的生长机制方面取得了很大进展 [13,14],但剥离半循环中锂金属的动力学仍然神秘莫测。在控制锂金属沉积/剥离的所有因素中,SE 界面相 (SEI),即锂金属与液体或固体电解质之间形成的固体界面,被认为对锂金属的形貌和生长/剥离动力学具有关键影响。 [15] 由于有机液体电解质在低于 ≈ 1 V (相对于 Li + /Li)时具有电化学还原不稳定性[2],SEI(实际上是一种临时的 SE 纳米膜)的形成被认为是液体电解质电池正常运行的必要条件。 [16–22] 或者,可以使用多孔混合离子电子导体 (MIEC) [11,23,24](它可能对锂金属具有绝对的热力学稳定性)来引导其沉积和剥离并控制 LMI。 无论可充电电池使用液体还是固体电解质/MIEC,[11,23,24] 剥离过程中张力驱动的 LMI 问题非常普遍,需要小心处理。根据能斯特方程,如果 U = 0 V,电位参考(Li + /Li)是基于环境压力(P = 1 atm)BCC Li Metal 定义的,那么进一步加压的Li Metal 将使平衡电位移动 U eq = −∆ PV Li / e,其中 V Li = 21.6 Å3 是 BCC 相中锂原子的体积,e 是基本电荷,[25,26] 因为沉积的锂原子需要抵抗额外的压力才能加入
冰形成检测在电信和航空药物中很重要,例如,飞机翅膀上的冰影响其空气动力学性能,并导致致命的事故。尽管存在许多类型的传感器,但探索冰的电阻传感器的探索很差。但是,由于它们的简单性以及在大面积上安装一系列传感器以绘制机翼上的冰层的可能性,因此它们具有吸引力。湿气离子导体已被证明用于电阻冰的传感,但它们的高电阻阻止了传感器阵列的读数。在这项工作中,混合离子电源聚合物导体(MIEC)在第一次进行冰检测时被考虑。聚合物混合物聚(3,4-乙二醇二噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)溶液沉积在一对电极上。传感器在水液体之间的过渡阶段中显示出电阻的突然上升。提出,pedot中的形态和电子传输会受到冰冻事件的影响,因为在形成冰晶时,富含PSS的相中的吸收水会在PSS富时进行扩张。在航空应用中,进行了在航空级和冷冻检测的预先序列层中的感应层整合的成功测试,以验证冰的检测原理。
电极| SE接口。3–5其中一些问题与SE在电极材料方面的电化学稳定性以及SE分解的相互作用的形成有关。如果可以形成稳定的固体电解质相(SEI),例如在常规锂离子细胞中石墨和优化的液体电解质之间的界面,这种初始不稳定不一定是一个问题。6 SE对碱金属的分解会导致形成其电子性能将决定其增长的相互作用的形成:7(a),如果大多数分解产物在电子上是电子上绝缘的,那么SEI的增长将最终停止,并且对电源的电源不可能(如果能够远离电源),则可能会影响电源的电源,如果它可能会影响电源,则该电源可能会造成电源的影响,如果是by的电源,则可以在电源范围内构成,而该障碍物是可以在电源上造成的,如果是by sei的范围,则可以在电源上造成,而该障碍物是可以在电源上造成的。混合离子电子传导(MIEC)之间的生长将不间断,直到消耗所有SE并发生短路。后一种相间类型对于具有持久性能的SSB不兼容。可以访问相间的化学组成对于确定产生哪种类型的相间以及是否在细胞中达到稳定性至关重要。X射线光电子光谱(XPS)是用于化学组成分析的出色表面表征技术。分析埋入界面的组成是一个挑战,因为XPS的深度分辨率有限。最近,已经开发了各种原地8-10和Operando技术11,12来解决此问题。XPS的深度分辨率有限,是由于测量的性质归因于收集光电子的收集,这些光电子在距离最初与原子核相距不远后从样品表面逸出,它们最初与它们最初界定的原子核(通常在10 nm内,在小于10 nm的范围内,用于由Alkα源激发的光电子,并经过Na的金属)。对于所有这些,其想法是使SE表面上的碱金属层足够薄,以使SE发射的光电子(可能是由于相互重点)穿过金属叠加层。为了产生碱金属层,一种技术包括将其从由相同的碱金属组成的计数器电极上镀在SE表面上,同时分析了相间产物Operando。11在这种情况下,可以从任何XPS仪器中存在的电子洪水枪向SE表面提供低能电子。尽管该技术已经证明了其表征相互作用组成的功效,但可以从中提取的信息程度(例如碱金属层的增长率行为)尚未得到充分理解。这项研究的目的是介绍可以从该操作方案中提取的信息深度。结果分为两种成对的文章(第一部分:实验;第二部分:理论13)。在第1部分中,研究了NASICON家族的SE表面上Na金属(Na 0)的电化学稳定性(Na 3.4 Zr 2 Si 2.4 P 0.6 O 12,进一步称为NZSP)。总的来说,这项工作介绍了一个了解增长的框架nzsp是因为其高离子电导率使其成为有前途的候选SE,14,但其对NA 0的稳定性仍在争论中。理论DFT计算预测Na 3 Zr 2 Si 2 PO 12(由Na 1 + X Zr 2 Si X Zr 2 Si X P 3-X O 12,0≤x≤3定义的NASICON组成空间的最接近的阶段是0 v在Na/Na +的Na/Na +应不稳定的Na/Na 2 ZROS na 2 ZRO和Na 2 ZRO 3,4 sRO 3,4 sRO 3,4 s sRO 3,4 s sRO 3)。15–17在Na 0 | Na 3 Zr 2 Si 2 PO 12也通过电化学阻抗光谱和前XPS研究在实验中提出。17,18本研究将区分两种Na 0 | NZSP接口:第一个是Na 0和抛光的NZSP(NZPS抛光)颗粒之间的接口;第二个是Na 0和As-Sinter的NZSP(NZSP AS)颗粒之间的接口。此比较旨在阐明NZSP表面化学对其对Na 0的稳定性的影响。的确,在我们小组的先前研究中确定了热处理促进在As-Sintered NZSP样品表面上形成薄的Na 3 PO 4层,当NZSP表面抛光时,该层可以去除。14 AS Na 3 PO 4是一个阶段,预测通过DFT计算对Na 0稳定,19该比较的目的是评估Na 3 PO 4作为自我形成的缓冲层的效率。对第一个实验部分的讨论着重于从XPS拟合模型中提取信息,以告知Na 0 | nzsp抛光和Na 0 | Na 0 | Na 3 PO 4 | NZSP接口的相间形成动力学。时间解析的电化学阻抗光谱(EIS)也被用来评估相互作用的离子电阻率。