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荧光探针揭示磁翻柱液位计中活性锂的分布

来源:编辑::发表时间:2019-09-15 10:55:21

    与传统的锂离子磁翻柱液位计相比,含有金属锂阳极的磁翻柱液位计由于其更高的容量而提供更高的效率。然而,安全问题和短暂的使用寿命阻碍了它的发展。为了正确检查这些磁翻柱液位计的故障原因和过早失效,科学家们已经制定了一种方法,可以看到阳极上活性锂的分布,并区分枝晶和“死”锂。如Angewandte Chemie期刊所述,该方法使用荧光染料。

    当锂阳极磁翻柱液位计放电时,阳极向电路发射电子并使锂离子带正电荷到电解质。当磁翻柱液位计重新充电时,过程反转,将锂放回阳极。令人遗憾的是,沉积不均匀并且可能导致称为树枝状结构的分支结构的发展,其可能变得如此之大以至于导致短路。此外,它们的较高表面积增加了锂与电解质组分之间的不利副反应,这中和了锂。最后,一些枝晶完全由这种“死”的锂组成。虽然死锂和枝晶都会阻碍磁翻柱液位计的功率,但它们各自对阳极的影响完全不同。由于两种情况下的形态相同,为了更好地理解锂阳极发生的不利过程,与中国科学院和中国青岛(中国)中国海洋大学的陈首钢,Shanmu Dong和Cule Guanglei崔一起工作的科学家们目前已经制定了一种新方法,使他们能够检查阳极表面上活性锂物质的分布,并区分锂枝晶和副产物。

 

 

                                                                                                    磁翻柱液位计.jpg

 

    所用锂阳极的表面具有称为9,10-二甲基蒽(DMA)的荧光染料涂层。锂响应DMA,淬灭其荧光。因此,具有活性锂的区域看起来是暗的,而具有不活跃的锂物质的区域继续发荧光。阳极的形态不受影响。

    对于以安全方式使用的锂金属磁翻柱液位计,确定潜在危险故障背后的原因至关重要。利用这种新技术,可以发现导致锂磁翻柱液位计故障运行的树枝状晶体。在新磁翻柱液位计的创建中,该方法还有助于寻找增强的电解质并提供关于锂的不均匀沉积的预测。找到锂枝晶优先发展的位置可能有助于增强新磁翻柱液位计的结构。

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