北京
硫化铜具有独特的物理化学性质，是极具潜力的固态电池（SSB）的正极活性材料（CAM）。电极反应在循环过程中可逆形成µm大小的Cu晶体，并且其理论体积变化很大（75%）。近日，洪堡大学Adelhelm Philipp、柏林亥姆霍兹材料与能源中心Dong Kang使用原位同步辐射X射线断层扫描研究了SSB中CuS阴极的动态微观结构演变。
本文要点：
1) 作者可以清楚地观察CAM颗粒内µm大小的Cu的形成，比呢伴随着裂纹形成，可通过将堆压力从26 MPa增加到40MPa来防止裂纹形成。Cu夹杂物和裂纹都显示出垂直于电池堆压力的优先取向，这是在锂化过程中CAM颗粒的z取向膨胀的结果。
2) 此外，循环导致阴极颗粒的z方向可逆位移，这与Li反电极的电镀/剥离有关。显著的结构变化导致电池内的压力变化高达6MPa，这是通过操作性堆栈压力测量确定的。还讨论了电极反应可逆性的原因，并将其归因于软材料的有利组合。
参考文献：
Zhang Zhenggang et.al Phase Transformation and Microstructural Evolution of CuS Electrodes in Solid-State Batteries Probed by In Situ 3D X-Ray Tomography Adv Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202203143
https://doi.org/10.1002/aenm.202203143
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