26 / 2021-03-25 21:23:02

键弛豫理论定量表征锂电池电极材料的界面结合性能

键弛豫理论、界面结合性能、X射线光电子能谱、锂离子电池、硫

目前，锂硫电池是锂离子电池发展的一个大趋势。硫因其低成本和高比容量被列为最有前景的电极材料之一。但因其在锂化过程中会产生体积膨胀和变形，易开裂粉化，使活性物质内部丧失电接触，电极容量迅速衰减。这是一直阻碍硫化物电极材料商业化最主要的原因之一，因此设计出性能稳定的合金电极结构是解决目前难题的关键。宏观方面用来定量表征材料界面结合性能的方法主要有拉伸法、纳米压痕法、鼓包法等。然而，这些方法都无法精确的测量微观尺寸下电极材料原子层的界面结合性能。本文报告了将X射线光电子能谱（XPS）和键序-键长-键强（BOLS）理论结合，并运用到锂离子电池合金电极材料界面结合性能的定量表征。结果表明，在硫化物电极材料中，C / S，Cu / S，Fe / S，Mo / S和Sn / S合金的原子结合能分别是：0.620，2.048，1.936，4.454和3.502eV，界面结合能分别是：0.157，0.574，0.332，0.824和0.387J/m²，且C / S化合物的C 1s和S 2p电子发生量子俘获，而Cu / S，Fe / S，Mo / S和Sn / S合金中的Cu 2p，Fe 2p和S 2p电子发生极化，Mo 3d和Sn 3d发生俘获。除了得到界面结合性能外，我们还对纯Li 1s，S 2p_3/2和Mo 3d_5/2的XPS能谱进行解谱分析，得出了孤立原子能级和块体能级偏移量等信息。