Exploring 3D microstructural evolution in Li-Sulfur battery electrodes using in-situ X-ray tomography

Scientific Reports, 2016

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1038/srep35291
Достоверность данных 85 высокая
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Lithium sulfur (Li-S) batteries offer higher theoretical specific capacity, lower cost and enhanced safety compared to current Li-ion battery technology. However, the multiple reactions and phase changes in the sulfur conversion cathode result in highly complex phenomena that significantly impact cycling life. For the first time to the authors' knowledge, a multi-scale 3D in-situ tomography approach is used to characterize morphological parameters and track microstructural evolution of the sulfur cathode across multiple charge cycles. Here we show the uneven distribution of the sulfur phase fraction within the electrode thickness as a function of charge cycles, suggesting significant mass transport limitations within thick-film sulfur cathodes. Furthermore, we report a shift towards larger particle sizes and a decrease in volume specific surface area with cycling, suggesting sulfur agglomeration. Finally, we demonstrate the nano-scopic length-scale required for the features of the carbon binder domain to become discernible, confirming the need for future work on in-situ nano-tomography. We anticipate that X-ray tomography will be a powerful tool for optimization of electrode structures for Li-S batteries.