Origin of H2Evolution in LIBs: H2O Reduction vs. Electrolyte Oxidation

阳极 阴极 电解质 石墨 电化学 锂(药物) 扩散 材料科学 化学 无机化学 化学工程 分析化学(期刊) 物理化学 电极 有机化学 工程类 内分泌学 物理 热力学 医学
作者
Michael Metzger,Benjamin Strehle,Sophie Solchenbach,Hubert A. Gasteiger
出处
期刊:Journal of The Electrochemical Society [Institute of Physics]
卷期号:163 (5): A798-A809 被引量:388
标识
DOI:10.1149/2.1151605jes
摘要

Gassing in lithium-ion batteries (LIBs) is a serious challenge, especially at high voltage and elevated temperature. In this study, we use On-line Electrochemical Mass Spectrometry (OEMS) and a two-compartment cell with a newly developed aluminum edge-seal to elucidate the origin of H2 evolution in LIBs. We demonstrate that the new sealing is entirely impermeable for gaseous and liquid species, thus allowing us to measure the true H2 evolution from H2O reduction at a graphite electrode, without interference from the lithium counter-electrode. We further report that graphite//NMC full-cells without any diffusion barrier between anode and cathode show enhanced H2 generation, especially for high charging potentials and at elevated temperature. We propose that the diffusion of protic electrolyte oxidation species (R-H+) from the cathode to the anode and their subsequent reduction is the origin of enhanced H2 gassing. To prove this hypothesis, methanesulfonic acid is added to the electrolyte as a chemical source of protons. At the negative graphite electrode, all H+ can be quantitatively reduced to H2. By the use of the electrolyte additives vinylene carbonate (VC) and lithium bis(oxalato) borate (LiBOB), less H2 evolution is observed, since the reduction of both H2O and R-H+ is hindered by a more effective SEI on graphite. Finally, we demonstrate that the Al-sealed diffusion barrier between anode and cathode can stop the diffusion of oxidation products to the anode and therefore essentially eliminates the generation of H2 caused by high cathode potentials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
苗条映菱发布了新的文献求助10
1秒前
精明的咖啡完成签到 ,获得积分10
1秒前
灬灬完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
威武的嫣然完成签到 ,获得积分10
4秒前
安静沅完成签到,获得积分10
4秒前
fgm完成签到,获得积分10
4秒前
苏州河发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
乘风完成签到,获得积分10
7秒前
龙虾发票完成签到,获得积分0
9秒前
翻斗花园牛爷爷完成签到 ,获得积分10
10秒前
时迁完成签到 ,获得积分10
10秒前
小蓝完成签到 ,获得积分10
10秒前
Everything完成签到,获得积分10
11秒前
高大幼枫完成签到,获得积分10
11秒前
rongdaifu发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
Camille完成签到 ,获得积分10
16秒前
盼盼完成签到,获得积分10
17秒前
SQL完成签到 ,获得积分10
18秒前
SALLOio发布了新的文献求助20
18秒前
赘婿应助苏州河采纳,获得10
18秒前
英姑应助hzhang0807采纳,获得10
22秒前
lion完成签到,获得积分10
22秒前
24秒前
上上签完成签到,获得积分10
26秒前
miemie66完成签到,获得积分10
27秒前
jh完成签到,获得积分10
28秒前
微笑的水桃完成签到 ,获得积分0
28秒前
朴素乌龟发布了新的文献求助10
28秒前
青菜完成签到 ,获得积分10
28秒前
苏州河发布了新的文献求助10
31秒前
31秒前
32秒前
Lion完成签到,获得积分10
33秒前
qqzhende完成签到 ,获得积分10
33秒前
yeroumu3zhi完成签到,获得积分0
34秒前
森森完成签到,获得积分10
34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
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 7750024
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9297649
关于积分的说明 20241402
捐赠科研通 7331534
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3309487
关于科研通互助平台的介绍 2461104
邀请新用户注册赠送积分活动 2321840