Monitoring Redox Processes in Lithium-Ion Batteries by Laboratory-Scale Operando X-ray Emission Spectroscopy

材料科学 锂(药物) 氧化还原 离子 光谱学 比例(比率) 纳米技术 分析化学(期刊) 环境化学 冶金 化学 有机化学 量子力学 医学 物理 内分泌学
作者
Abiram Krishnan,Dong‐Chan Lee,Ian Slagle,Sumaiyatul Ahsan,Samantha Mitra,Ethan Read,Faisal M. Alamgir
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (13): 16096-16105 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsami.3c18424
摘要

Tracking changes in the chemical state of transition metals in alkali-ion batteries is crucial to understanding the redox chemistry during operation. X-ray absorption spectroscopy (XAS) is often used to follow the chemistry through observed changes in the chemical state and local atomic structure as a function of the state-of-charge (SoC) in batteries. In this study, we utilize an operando X-ray emission spectroscopy (XES) method to observe changes in the chemical state of active elements in batteries during operation. Operando XES and XAS were compared by using a laboratory-scale setup for four different battery systems: LiCoO2 (LCO), Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NMC111), Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O2 (NMC811), and LiFePO4 (LFP) under a constant current charging the battery in 10 h (C/10 charge rate). We show that XES, despite narrower chemical shifts in comparison to XAS, allows us to fingerprint the battery SOC in real time. We further demonstrate that XES can be used to track the change in net spin of the probed atoms by analyzing changes in the emission peak shape. As a test case, the connection between net spin and the local chemical and structural environment was investigated by using XES and XAS in the case of electrochemically delithiated LCO in the range of 2-10% lithium removal.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
杜琦发布了新的文献求助10
2秒前
背后的皮带完成签到,获得积分10
3秒前
Zqq完成签到,获得积分10
3秒前
学一学发布了新的文献求助20
4秒前
MozzieMiao应助科研通管家采纳,获得30
4秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
5秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
6秒前
wu驳回了无花果应助
6秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
Moristo发布了新的文献求助10
6秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
zqr发布了新的文献求助10
6秒前
那时花开应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
v0id应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
神勇映雁应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
无极微光应助科研通管家采纳,获得20
7秒前
7秒前
ZHAO应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
jyjy完成签到 ,获得积分10
7秒前
张琴英发布了新的文献求助10
8秒前
汉堡包应助义气的雨琴采纳,获得10
9秒前
研友_57A445发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
天才幸运鱼完成签到,获得积分10
10秒前
球球发布了新的文献求助10
11秒前
酷波er应助包容的冰绿采纳,获得10
11秒前
勤劳的斑马完成签到,获得积分10
11秒前
汉堡包应助微笑孤丹采纳,获得10
11秒前
11秒前
杏乙关注了科研通微信公众号
12秒前
12秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Concepts in the Brain 500
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7719998
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9273656
关于积分的说明 20098421
捐赠科研通 7296222
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3299986
关于科研通互助平台的介绍 2453810
邀请新用户注册赠送积分活动 2307416