国外科研人员成功实现锂电池可视化锂化过程

锂离子电池是一种高容量长寿命环保电池,具有诸多优点，广泛应用于储能、电动汽车、便携式电子产品等领域。随着社会的发展，各应用领域，特别是电动汽车的发展，对锂离子电池的比能量、寿命、安全性和价格提出了更高的要求。

因此，我们必须更深层次地认识电池中高度复杂的电化学传输机制。而正负极极片的微观结构与电池的电化学性能密切相关，许多科学家致力于研究电极材料以及充放电机理。如果我们能够在充放电过程中可视化微观结构的演变，那么，就能更好地理解电池机理，为电池设计优化，甚至开发下一代电池提供有利依据。

计算机辅助的X射线断层扫描(XCT)成像技术是一种高分辨率、无损伤，非破坏性的成像技术，可以定性和定量分析材料的结构和性能。XCT已被证明可以多尺度上可视化电池各组分的微结构演变，并作为一种有效的工具，可用于诊断电池失效机理。XCT也被用来研究锂离子电池电极材料的微结构特性。

此外，连续的三维图像就可以形成4D(3D+时间)分析，包括可能的原位检测和在线检测(例如电化学测试中XCT成像)。

瑞典隆德大学和英国伦敦大学学院的科学家们使用4D计算机辅助的X射线断层扫描(XCT)成像技术可视化硅基电极的第一次锂化过程。

硅基电极在锂化过程中会出现剧烈的体积变化，甚至超过300%。这将导致电池各组件明显地机械变形，甚至破坏失效。作者期望可视化锂化过程，认识体积变化的机理。