Small Methods:原位XRD实时监测电极材料电化学反应过程及机理

smtd随着全球环境污染和能源危机日益严峻,开发清洁高效储能装置迫在眉睫。可充电电池因具有高效能量储存,高安全性,环境友好性等特点,被认为是最具潜力的能量存储系统。电极材料作为电池的重要组成部分,在很大程度上决定了可充电电池的整体性能。在充放电过程中,电极材料会发生一系列物理和化学变化,如相变和结构裂化等。这些变化会影响可充电电池的电化学性能,甚至起决定性作用。原位XRD技术作为当前储能领域研究中重要的分析手段,它不仅可排除外界因素对电极材料产生的影响,提高监测数据的真实性和可靠性,还可对电极材料的电化学过程进行实时监测,并揭示其本征反应机制。因此,原位XRD表征技术的引入,可提升我们对电极材料本征储能机制的理解,并将快速推动高性能储能器件的发展。

近日,武汉理工大学麦立强教授及其团队总结了原位XRD技术在可充电电池电极材料反应机理方面研究的最新进展。文章重点介绍了原位XRD技术在聚阴离子化合物和层状氧化物正极材料,以及基于嵌入、转换和合金化反应的负极材料中的应用。就代表性的应用实例,解析了电极材料结构变化与电化学性能之间的内在联系,为优化电极材料的性能提供了科学依据和方向指导。文章最后提出并讨论了原位XRD表征方法在电极材料应用中面临的一些挑战与发展趋势。该评述进一步加深了人们对电极材料在充放电过程中本征反应机制的理解,并推动高效清洁安全的新型储能器件的开发与应用。相关文章发表在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201700083)上。

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