拉曼光谱可以帮助电池研究

发电从传统转向更可预测的可再生能源。消费者要求充电更快和更长的电池续航时间为他们的产品。这两个趋势需要更好的能源存储设备的发展。

斯蒂芬森可再生能源研究所化学系的一部分,英国利物浦大学的形式发展这些设备,电池和超级电容器。这项工作的关键是理解的界面过程发生在电极表面。劳伦斯,西恩教授为首的团队,正在调查的反应机制,导致表层形成和确定物种形成这些层。它是至关重要的,理解不了这些,因为他们影响金属气质和锂离子电池的性能和安全。

他们用一系列的原位分析技术的研究:红外(IR)光谱;x射线光电子能谱(XPS);紫外可见;和拉曼光谱。每种技术都有其优点。红外光谱学使他们调查机制,导致电解液分解在袭击期间形成的过氧化物物种氧气减少锂空气电池。他们用XPS研究化学元素出现在顶部几纳米电极表面,其数量和氧化态。他们决定减少氧物种的电子态,从而影响装置稳定、UV / Vis光谱学。

拉曼光谱是一个特别强大的技术对于这个应用程序。西恩的小组使用一个英国inVia共焦拉曼显微镜对这项工作。他们可以通过电解液研究电极,具有高空间分辨率、高灵敏度和无损。

团队的inVia仪器使用一个倒置显微镜配置。这使得很容易分析电化学电池(operando测量)工作,在那里他们可以识别中间物种的反应和研究相变。他们也从非原位拉曼映射测量获得有价值的信息。例如,他们识别不同的放电阴极上生产的产品,并确定其分布。

inVia帮助团队更好地理解的氧气还原反应(ORR)和氧进化反应(OER)机制,和中间物种形成。他们使用表面增强拉曼散射增强电极表面光谱,电化学循环细胞。这使得他们看看锂离子和Na-ion细胞在从石墨电极,石墨烯碳涂层氧化物。