Redistribution of Metallic Lithium in Anode Materials: A 7Li NMR Study in Batteries

Sammanfattning

Att förstå degraderingsmekanismer i litiumjonbatterier är nödvändigt för utvecklingen av framtidens batterier. Här används en metod beskriven i rapporten “Quantifying lithium lost to plating and formation of the solid-electrolyte interface in graphite and commercial battery components” av Fang et.al, för att följa omfördelningen av metalliskt litium i två typer av anodmaterial: grafit och hårt kol. I den här rapporten undersöktes två olika kommersiellt tillgängliga grafitanoder, den ena var effektoptimerad medan den andra var energioptimerad. Anoden av hårt kol var beredd på laboratorium. Metalliskt litium i pläterade prov visade en omedelbar omfördelning till joniska föreningar med låga kemiska skift, på ett komplext vis. Grafit visade ett beteende som kunde modelleras av en dubbelexponentiell funktion medan hårt kol följde en enkelexponentiell funktion som minskade ned till en baslinje. Det observerades ingen skillnad i beteendet hos metalliskt litium mellan den effektoptimerade och energioptimerade grafiten. ”Dött” litium i delitierade prov visade en period av stabilitet följt av en snabb omfördelning till joniska föreningar. Inget försök att identifiera de joniska föreningarna utfördes på grund av deras stora NMR-linjebredder. Pläteringskinetiken för hårt kol skilde sig väsentligt från grafit. Hårt kol krävde en mycket högre överladdning för att nå depositionsunderpotentialen, vilket var samma för båda anodmaterialen.