楊陽(yáng)/單曉楠AEM: 局部電化學(xué)環(huán)境對(duì)電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和枝晶最小化的影響 2023年10月11日 上午10:17 ? 頭條, 干貨, 頂刊 ? 閱讀 21 不可控的枝晶生長(zhǎng)與不均勻的反應(yīng)環(huán)境密切相關(guān),包括局部離子濃度和電流密度、電勢(shì)分布和表面擴(kuò)散系數(shù)。然而,目前仍缺乏探測(cè)局部電化學(xué)環(huán)境(LEE)的理解和分析方法。 在此,美國(guó)休斯頓大學(xué)單曉楠教授、David Mayerich及中佛羅里達(dá)大學(xué)楊陽(yáng)教授等人研究了LEE對(duì)金屬電鍍/剝離動(dòng)力學(xué)和枝晶最小化的影響。作者開發(fā)了一種新穎的原位3D 顯微鏡技術(shù),用于對(duì)Zn-Mn負(fù)極上的Zn電鍍/剝離過(guò)程的形態(tài)動(dòng)力學(xué)和沉積速率進(jìn)行成像。 使用原位3D顯微鏡,可以直接對(duì)反應(yīng)過(guò)程中的電極形態(tài)變化進(jìn)行成像,并獲得不同時(shí)間點(diǎn)的Zn沉積速率圖。作者發(fā)現(xiàn)Zn沉積不均勻、沉積厚度與LEE高度相關(guān),而沉積/剝離速率取決于位置,并且與LEE效應(yīng)和電極幾何形狀相關(guān)。 圖1. 鋅電鍍/剝離動(dòng)力學(xué)的可視化 為了獲得局部離子濃度、電勢(shì)分布和電流密度(LEE參數(shù)),作者采用數(shù)字孿生技術(shù)來(lái)構(gòu)建真實(shí)3D Zn-Mn電極的虛擬復(fù)制品。將電極的3D形態(tài)導(dǎo)入 COMSOL Multiphysics模型,并計(jì)算不同時(shí)間的LEE參數(shù)。結(jié)果表明,電極形態(tài)將決定局部離子濃度分布和局部電流密度,并顯著影響局部Zn沉積/剝離速率。 此外,3D 電極表面的曲率是影響反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和枝晶形成的關(guān)鍵因素。最后,作者還提取和研究了Zn成核密度和分布。本文獲得的結(jié)果提供了一種通過(guò)控制LEE和優(yōu)化電極幾何形狀來(lái)最小化枝晶形成的新策略。 圖2. 使用數(shù)字孿生了解LEE對(duì)鋅沉積的影響 Probe the Localized Electrochemical Environment Effects and Electrode Reaction Dynamics for Metal Batteries using In Situ 3D Microscopy, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202103484 原創(chuàng)文章,作者:科研小搬磚,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明來(lái)源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/11/7f3c6b79df/ 電池 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 Edward H. Sargent最新Nature!四位留學(xué)生共同一作,多位大佬鼎力參與! 2023年10月8日 陳忠偉/王新/張永光EnSM: 低配位數(shù)Fe-N-C單原子電催化劑用于高性能鋰硫電池 2023年10月15日 楊勇/龔正良EES:高可逆富鋰正極,1000次循環(huán)容量保持90%! 2023年10月8日 最新Mater. Today: 功能齊全,長(zhǎng)達(dá)140米的熱拉伸鋰離子纖維電池! 2023年10月15日 潘慧霖/孫洋ACS Energy Lett.: 調(diào)節(jié)鋅負(fù)極的穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)的痕量有機(jī)聚合物添加劑 2023年10月26日 強(qiáng)!一周內(nèi)連發(fā)Nature子刊、JACS,這個(gè)團(tuán)隊(duì)成果斐然! 2023年12月6日