摘要:锂离子电池(LIBS)通常会呈现几个降解过程,其中包括其复杂的固体电解质相间相(SEI)形成过程,这可能导致机械,热和化学失败。SEI层是在阳极表面上形成的保护层。SEI层允许在阻断电子时移动锂离子,这是防止电池中短路并确保安全操作所必需的。然而,SEI形成机制在消耗电解质物种时会降低电池能力和功率,从而导致材料损失。此外,重要的是要了解电动汽车中使用的LIB的降解反应(EV),旨在建立电池寿命,预测和最大程度地减少材料损失,并建立足够的更换时间。此外,在两个主要降解的主要类别中应用的libs在特定的日历下降和循环降解中应用。文献中有几项有关电池降解的研究,包括不同的降解现象,但是很少研究大型液体的降解机制。因此,本综述旨在对现有文献进行有关LIB降解的系统综述,从而深入了解影响电池降解机制的复杂参数。此外,本综述研究了时间,C率,排放深度,工作电压窗口,热应力和机械应力以及LIBS降解中的副反应的影响。
大多数实心电解质(SES)对于全稳态电池(ASSB)应用有望具有狭窄的电化学稳定性窗口。1因此,当采用高能量密度电极材料(例如锂金属阳极)时,观察到寄生电解质侧反应。2因此,必须确定这种反应引发哪些电势并形成哪种化学物质作为分解产物(导致固体电解质相间,SEI)很重要。在这项研究中,引入了一种新的Operando实验方法,以通过使用硬X射线使用光电子光谱来研究此类反应。这种实验方法使我们能够调查埋在薄金属膜(例如6 nm镍(镍)中,它部分透明的电子)充当工作电极。使用基于硫化物的LI 6 PS 5 Cl固体电解质证明了这种方法的可行性。实验表明,侧反应已经开始为1.75 V(Vs li + /li),导致相当大的Li 2 s形成,尤其是在电压范围内1.5-1.0 V. SEI的异构 /分层微观结构,观察到了SEI的异质 /分层微观结构(例如,Prefinential Li 2 O和当前收藏家附近的Li 2 S沉积物)。还观察到了侧反应的可逆性,因为在2-4 V电势窗口中分解了Li 2 O和Li 2 S,产生了氧化的硫种类,亚硫酸盐和硫酸盐。实验方法有望在动态条件下用于各种固体电解质和电流收集器组合的电解质分解反应。
bis(氟磺磺酰基)伊映阴离子(FSI-),Alcl 4-,(BRCl)N-被探索为石墨互构化合物(GICS)的石墨互相中的介体物种。[3]由于直接电池配置,DIB已从Li [4]扩展到Na,[5] K,[6] mg,[7] Ca,[8],[8]和Zn Ion [9]系统。与有机或离子液体电解质不同,近来具有高安全性和低成本的水性电解质最近正在经历蓬勃发展的发育。[3F,10]尽管已经取得了显着的进展,但与DIB相关的关键challenge位于设备级别的低能量密度。以前的尝试增加了DIB的能量密度主要依赖于使用浓缩电解质[6,11]来减少非活性溶剂的重量比。然而,在超高集中,阴极侧的阳极污染只能在动力学上抑制。在DIB充电期间大多数电解质被计算时,这仍然是一个稳定问题。金属阳极的镀层效率也很大程度上取决于在浓缩电解质下形成的钝化相间。在先前的DIB原型中,始终需要过量的金属阳极和元素。最近,使用非活动基板作为当前收集器[12]开发了“无阳极” Li-Metal电池概念,它比Li Metal都更安全,更方便
DNA压实是在有丝分裂过程中凝结和分辨率的凝结和分辨率所必需的,但是单个染色质因子对该过程的相对贡献知之甚少。我们使用高速爪蟾卵提取物和光学镊子开发了一种生理,无细胞的系统,以研究实时有丝分裂染色质纤维的形成,并在单个DNA分子上进行力诱导的拆卸。与将DNA压缩约60%的相间提取物相比,中期提取物将DNA的长度降低了90%以上,这反映了这两种情况下全染色体形态的差异。抑制核小体组装的核心组蛋白伴侣ASF1的耗竭,将中期纤维压实的最终程度降低了29%,而接头组蛋白H1的耗竭效果更大,将总压实降低了40%。 与对照组相比,两种耗竭都降低了压实率,导致了更短的分解时间,并提高了力诱导的纤维拆卸速度。 相比之下,中期提取物中冷凝蛋白的耗竭强烈抑制纤维组件,从而导致瞬态压实事件在高力下迅速逆转。 总的来说,这些发现支持了一种投机模型,在该模型中,冷凝蛋白在有丝分裂DNA压实中起主要作用,而核心和接头组蛋白起作用,可在循环挤出过程中减少滑移并调节DNA压实程度。抑制核小体组装的核心组蛋白伴侣ASF1的耗竭,将中期纤维压实的最终程度降低了29%,而接头组蛋白H1的耗竭效果更大,将总压实降低了40%。与对照组相比,两种耗竭都降低了压实率,导致了更短的分解时间,并提高了力诱导的纤维拆卸速度。相比之下,中期提取物中冷凝蛋白的耗竭强烈抑制纤维组件,从而导致瞬态压实事件在高力下迅速逆转。总的来说,这些发现支持了一种投机模型,在该模型中,冷凝蛋白在有丝分裂DNA压实中起主要作用,而核心和接头组蛋白起作用,可在循环挤出过程中减少滑移并调节DNA压实程度。
目前,人们对锂金属电池重新产生兴趣,是因为它具有极高的能量密度,可以满足移动设备对长期自主性的巨大需求(Xiang 等,2019)。锂金属具有 3860 mA hg − 1 的高理论比容量和 -3.04 V(vs. SHE)的最低氧化还原电位,这促使它被用作阳极,取代目前商业化的石墨(理论比容量:374 mA hg − 1)。因此,对锂金属电池、Li-O 2 、Li-S/Se 的研究和开发正在兴起(Abouimrane 等,2012;Bruce、Freunberger、Hardwick 和 Tarascon,2012;Yang、Yin 和 Guo,2015;Yin、Xin、Guo 和 Wan,2013)。垂直锂枝晶的生长会刺穿隔膜,导致短路甚至起火,这是此类电池商业化应用的主要瓶颈(Lu et al., 2015 ; Tarascon & Armand, 2001 ; Wu et al., 2018 )。此外,枝晶的形成会产生“死锂”和特定的固体电解质界面相 (SEI)(Cheng, Yan, Zhang, Liu, & Zhang, 2018 ),这意味着库仑效率下降并影响循环效率。各种各样的策略(Xu et al., 2014 )与使用兼容
可耐醚电解质和高反应性锂金属阳极仍然限制了Li - S电池的商业应用。在LI - S细胞系统中,最常用的电解质溶剂是醚溶剂,例如二甲氧基乙烷(DME)和1,3-二氧烷(DOL),它们具有非常低的灰点(对于DME 6和1°C,DME 6和1°C的DOL 7)和高挥发性。这些醚电解质溶剂的这些特征确定使用Li - S细胞有很大的安全风险。对于反应性锂金属阳极,它可以很容易地与Li - S细胞中的基于醚的电解质和可溶性中间产物 - des des反应,并立即形成锂金属阳极表面上的固体电解质相(SEI)层。8不幸的是,SEI层倾向于不稳定和脆弱,这会导致严重的不可逆转能力降解。更平均,锂阳极的非均匀电化学溶解/沉积将导致锂树突的形成,这可以穿透分离器并引起严重的安全危害。为了解决上述问题,已经在更安全的电解质上为LI - S电池(例如固体电解质,离子液体,高浓度电解质,uorated溶剂和AME阻燃剂)进行了大量出色的工作。尽管这些作品取得了出色的改进,但它们也具有明显的缺陷,例如界面兼容性差和复杂的制备过程(固体电解质),9
同伴审查了准备N/A提交的N/A出版月亮的出版物Jong-Sik; Kim,Kyujung;汉,东牛; Winiarz,Jeffrey G.;哦,金吴; “有机光赋予材料的最新进展”应用光谱评论2017,53,doi:10.1080/05704928.2017.1323307 Liang,Yichen; Winiarz,Jeffrey G.; “使用基于Triphenyliamine的光致热复合材料对相位放弃的激光束的实际校正” Applied Physics B:Lasers and Optics 2017,123,1-6。月亮,Jong-Sik;史蒂文斯(Stevens),泰勒(Tyler);蒙森,托德c。 Huber,Dale L。;金,阳ho;哦,金吴; Winiarz,Jeffrey G.; “在CW条件下运行的光疗法复合材料中的亚毫秒响应时间” Scientific Reports 2016,6,30810。 Liang,Yichen;王,魏;月亮,Jong-sik; Winiarz,Jeffrey G.; “用功能化的CDSE量子点光敏的有机复合材料的光致敬性能的增强”光学材料2016,58,203-209。 恐惧,T。M。; Doucet,M。;布朗宁,J。F。; Baldwin,J。K. S。; Winiarz,Jeffrey G.; Kaiser,H。; Taub,H。; Sacci,R。L。; Veith,G。M。; “评估在硅电极上形成的固体电解质相:Ex X射线光电子光谱和原位中子反射测定法的比较”物理化学化学物理学2016,18,13927-13940。 月亮,Jong-Sik; Liang,Yichen;金,伊恩;哦,金吴; Winiarz,Jeffrey G.“水溶性波长可调ingap和INP量子点的形成” Polym。 公牛。 2016,DOI 10.1007/S00289-016-1674-7。月亮,Jong-Sik;史蒂文斯(Stevens),泰勒(Tyler);蒙森,托德c。 Huber,Dale L。;金,阳ho;哦,金吴; Winiarz,Jeffrey G.; “在CW条件下运行的光疗法复合材料中的亚毫秒响应时间” Scientific Reports 2016,6,30810。Liang,Yichen;王,魏;月亮,Jong-sik; Winiarz,Jeffrey G.; “用功能化的CDSE量子点光敏的有机复合材料的光致敬性能的增强”光学材料2016,58,203-209。 恐惧,T。M。; Doucet,M。;布朗宁,J。F。; Baldwin,J。K. S。; Winiarz,Jeffrey G.; Kaiser,H。; Taub,H。; Sacci,R。L。; Veith,G。M。; “评估在硅电极上形成的固体电解质相:Ex X射线光电子光谱和原位中子反射测定法的比较”物理化学化学物理学2016,18,13927-13940。 月亮,Jong-Sik; Liang,Yichen;金,伊恩;哦,金吴; Winiarz,Jeffrey G.“水溶性波长可调ingap和INP量子点的形成” Polym。 公牛。 2016,DOI 10.1007/S00289-016-1674-7。Liang,Yichen;王,魏;月亮,Jong-sik; Winiarz,Jeffrey G.; “用功能化的CDSE量子点光敏的有机复合材料的光致敬性能的增强”光学材料2016,58,203-209。恐惧,T。M。; Doucet,M。;布朗宁,J。F。; Baldwin,J。K. S。; Winiarz,Jeffrey G.; Kaiser,H。; Taub,H。; Sacci,R。L。; Veith,G。M。; “评估在硅电极上形成的固体电解质相:Ex X射线光电子光谱和原位中子反射测定法的比较”物理化学化学物理学2016,18,13927-13940。月亮,Jong-Sik; Liang,Yichen;金,伊恩;哦,金吴; Winiarz,Jeffrey G.“水溶性波长可调ingap和INP量子点的形成” Polym。 公牛。 2016,DOI 10.1007/S00289-016-1674-7。月亮,Jong-Sik; Liang,Yichen;金,伊恩;哦,金吴; Winiarz,Jeffrey G.“水溶性波长可调ingap和INP量子点的形成” Polym。公牛。2016,DOI 10.1007/S00289-016-1674-7。2016,DOI 10.1007/S00289-016-1674-7。
可充电金属阳极电池是有希望的锂离子电池开发。然而,金属阳极与电解质的高反应性导致形成固体 - 电解质相间(SEI)。电解质设计是控制金属阳极电池中SEI组成的关键手柄,但是我们对电解质(特别是阳离子的第一个协调球)的理解是有限的。在本文中,对离子溶剂化和络合技术的研究将其带入电池电解质的背景下。在一组偏光溶剂中,总结了文献中的相关数据,并补充了溶液(δsol H)的焓(δsol H)和转移(δTrh)测量的焓(δTrh)测量。通过考虑溶剂和阴离子特性,尤其是溶剂捐赠和阴离子的大小,观察到的趋势是合理化的。使用一组示例电解质来实现LI +配位球,等温滴定量热法(ITC)和电位滴定(PT),以探测Li +协调复杂的较弱的溶剂的热力学演化,该溶剂是由弱溶剂的较弱的溶剂所取代的,该溶剂是由强度溶剂替代的。拉曼光谱法用于确认溶剂位移是按预期发生的,并且研究了阴离子对ITC测量的影响。开发了一个统计结合模型,该模型符合实验滴定数据,以提取Gibbs自由能(ΔG),焓(ΔH)和熵(ΔS)的平均变化。使用此方法对EC的优先溶剂化趋势进行了量化的EC:DMC和EC:PC电解质,并与其他工人观察到的偏好进行了比较。本论文为将来的有关更复杂的电池电解质配位环境的热力学研究及其与SEI组成的联系提供了一个框架。
研究兴趣 肖博士一直领导储能材料和系统的基础研究和实际应用研究,以加速深度脱碳。肖博士的研究取得了长循环下一代高能锂金属电池和新型电池材料的突破,加速了建立清洁能源技术的国内制造能力的进程。肖博士的研究改变了科学界进行和报告电池研究的方式。她开发的协议已被科学家和工程师广泛采用,以交叉验证和加速储能创新。肖博士目前担任美国能源部电池500联盟创新中心副主任。她还是美国能源部阴极-电解质中间相 (CEI) 联盟主任。她的工作被多家媒体广泛报道,包括美国科学办公室网站、C&EN、R&D 杂志、美国国务院、《科学美国人》等的专题报道。她发表了 100 多篇同行评议期刊论文(Google H 指数 = 103;引用:>46,000)和 2 本书章节。自 2017 年以来,她一直被科睿唯安评为材料化学领域引用率最高的前 1% 研究。肖博士在储能领域拥有 26 项专利和 3 项版权。她的七项专利/软件已授权给工业界。教育
真核生物染色体中的遗传信息包含在一个双链 DNA 分子中,这一令人欣喜的概念得到了最近对果蝇 (1) 和酵母 (2, 3) 的实验的支持。鉴于这种分子连续性,复制染色体中遗传顺序的问题就简化为复制单个长 DNA 分子的问题,对于果蝇 (Drosophila melanogaster) 来说,该 DNA 分子的最大长度约为 2.1 厘米,即 62,000 kb [参考文献 1;kb(千碱基)是长度单位,等于单链或双链核酸中的 1000 个碱基或碱基对]。我们通过电子显微镜检查快速分裂的裂解核中的 DNA,研究了果蝇中的这种复制问题。在 240 ℃ 时,裂解核每 9.6 分钟分裂一次,中间期只有 3.4 分钟 (4),在此期间每个染色体 DNA 分子都必须复制。因此,最大染色体中 DNA 的分子复制速率应等于或大于 18,000 kb/min(分子)。由于动物染色体中 DNA 复制叉的移动速率上限估计约为 3 kb/min(复制叉)(5、6),我们预计这种快速的分子复制将需要每个分子 6000 个或更多复制叉的协同作用,或每 10 kb DNA 至少需要一个复制叉。正是这种预期让我们看到了通过电子显微镜观察确定真核染色体 DNA 中复制叉的结构和分布的希望。在本文中,我们表明这种希望已经实现。果蝇卵裂核的 DNA 呈连续排列