正文
)的曲线特征依次对应
Li
2
Sn
5
、
LiSn
、
Li
5
Sn
2
相的形成,以及
Li
7
Sn
2
对应的斜线区;铟电极(图
1c
)呈现三个平台,表明通过
LiIn
和
Li
3
In
2
中间相最终形成
Li
13
In
3
的锂化路径。对于固态电池体系,较高压力下(铝
30MPa
、锡
20MPa
、铟
10MPa
)的电压曲线与液态体系相似,而低压(
2MPa
)下则表现出更高极化和容量衰减。两种电解质体系均能达到理论最大比容量。锂化后的
X
射线衍射(
XRD
)证实了完全锂化产物
LiAl
、
Li
7
Sn
2
和
Li
13
In
3
的形成。
图
2|
压力对液态与固态电解质中金属电化学脱合金的影响
要点:
1.
本文随后研究了堆叠压力对三种金属电化学脱合金过程的影响。实验采用高堆叠压力下预合金化制备的致密
LiAl
、
Li
7
Sn
2
和
Li
13
In
3
电极,在改变堆叠压力后采用恒电位脱合金法(典型脱合金研究手段)。使用
Li-In
对电极,施加
0.38V
电压直至电流密度降至
10μA/cm²
以确保完全脱锂(图
2a-c
)。液态电解质中脱合金后的
XRD
分析显示
Al
、
Sn
和
In
的特征峰,证实完全脱锂。但在最高压力下,
Al
和
Sn
电极仍残留微弱的
LiAl
和
LiSn
峰,表明存在少量锂滞留。值得注意的是,在相同高压条件下,两种电解质对特定材料的锂滞留量相近,表明固态扩散主导脱合金过程。低压时固态体系因界面接触不良导致更多锂滞留。特别地,
Sn
在固态电解质中脱锂时滞留严重,这是由于
Li
x
Sn
的锂扩散系数低于
LiAl
和
LiIn
,因此本文后续重点研究
Al
和
In
的形貌演变。
图
3|
堆叠压力对金属电化学脱合金影响的定量分析
要点:
1.
在低堆叠压力下,液态电解质与固态电解质脱合金制备的铟材料具有相似的韧带尺寸(图
2j
),表明其主导机制相同。本文汇总了多种传统脱合金法制备纳米多孔金属的韧带尺寸与归一化温度倒数关系,本研究中两种电解质的数据均落在此范围内,证实低压固态铟脱合金的形貌演变同样受表面扩散控制。但与液态体系不同,固态电解质在脱合金过程中无法像液体那样渗透多孔金属,说明选择性溶解依赖金属韧带的长程传输(图
3a
)。
2.