11^th作者:Alexandra Stavropoulou

锂是为未来提供动力的神奇解决方案吗?

为什么锂如此特别?

锂是元素周期表中最轻的金属。尽管它非常活泼，但由于它的外层只有一个电子，它是非常还原的，因此是制造阳极的一个极好的候选者。锂的反应性是锂从未在自然界中作为天然元素被发现的原因;不像金银等贵重金属。相反，锂在某种程度上是124种矿物的组成部分，它们存在于四个主要的地质环境中:

1. 锂-铯-钽花岗伟晶岩及其交代岩
2. 高度过碱性伟晶岩
3. 交代岩与伟晶岩没有直接联系
4. 锰存款

锂是什么时候被发现的?

自阿夫韦德森(1818年)和贝采里乌斯(1817年)在1817年发现锂以来，已有200多年的历史。四年后的1821年，锂最终被电解分离出来(Brande, 1821)。很快，锂优越的物理性能(电化学特性、低密度、高比容量、低氧化还原电位)也被发现，因此，将锂作为适合开发电池电极的原材料的途径也被打开了。然而，锂离子电池只有随着多元素电极的发展才变得可行。(Reddy等人，2020;以及其中的参考资料)。

摇椅电池

几年后，Harris(1958)研究了锂在含水电解质中的溶解度，并注意到形成了一层保护层，称为钝化层。钝化层的意义是巨大的，因为它可以将电解质与锂隔离开来，并以这种方式充当物理屏障，防止直接的化学反应发生。这对电池的设计和生产有很大的影响，因为它很容易影响到安全性。

你知道吗?锂离子电池最初被称为“摇椅”电池，描述的是在一个完整的充放电循环中离子从一个电极到另一个电极再返回的旅程。

尽管锂的研究在技术上具有挑战性(快速氧化)，但Bessette等人(2019)已经成功地用扫描电子显微镜研究了锂原生钝化层，并通过使用冷级/冷阱绕过了技术挑战。

注重安全

由于电动交通和电气化的出现，锂离子安全是所有电池制造商决策的前景。电池召回经常因为电池着火和爆炸的事件而成为头条新闻。召回是一种昂贵的避免伤害的措施，可以通过更彻底的原材料筛选来避免，我们甚至有一种产品，AZtecBattery，可用于评价电极前驱体粉末的纯度。一个主要的安全问题是树突的形成，树突是一种二级结构，可以刺穿不同的电池组件并导致短路。枝晶的形成可以用电子背散射衍射(AZtecHKL而且AZtecCrystal）.

覆盖在背散射电子图像上的NCM粒子的化学映射。精细化学制图与Ultim Max。

锂电池检测

在锂被发现近200年后，它在电池制造中仍然至关重要，但必须解决一个老问题:用x射线光谱检测锂。锂离子检测的主要问题在于，当样品表面被电子束照射时，锂化合物产生的x射线既弱又少。它们经常被EDS探测器窗口吸收(Reed, 2005)。

2017年无窗探测器(Ultim^®极端的)由牛津仪器公司发布，用于检测锂(Hbob平台下载手机版ovington et al.， 2016)。Ultim极高的灵敏度是表征原生钝化层的关键，该钝化层被发现非常薄(外层为25纳米)和层压(外层和内层)(Bessette等人，2019)。

电池研究仍在进行中，且不断创新。它涉及到新材料的开发，在大规模生产之前必须进行适当的测试，我们预计在不久的将来会看到更多的进展。

亚历山德拉Stavropoulou
细分市场营销科学家

参考文献

1. Arfwedson, J.A. Untersuchung eineiger bei der eisen-grube von utö vorkommenden fossil和von eineum darin gefundenen neuen feufefesten碱。j .化学。理论物理。1818， 22, 93-117
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3. Bessette S, Hovington P, Demers H, Golozar M, Bouchard P, Gauvin R, Zaghib K.锂原生钝化层在高真空扫描电镜下的原位表征。显微分析。2019年8月1日;25(4):866-73。
4. 布兰德，W.T.《化学手册》，第二版;约翰·默里:英国伦敦，1821年;第二卷，第57-58页
5. ES。锂的矿物质。元素:国际矿物学、地球化学和岩石学杂志。2020年8月1日;16(4):235-40。
6. 哈里斯,至此循环酯的电化学研究。博士论文，加州大学伯克利分校，美国，1958年
7. 霍文顿P, Timoshevskii V, Burgess S, Demers H, Statham P, Gauvin R，等。我们能用能量色散谱法检测锂化合物中的Li KX射线吗?38扫描。2016;(6):571 - 8。
8. 里德SJB。地质学中的电子探针分析与扫描电子显微镜:剑桥大学出版社;2005.
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