В этой работе типичный пьезоэлектрический материал титанат бария (BaTiO3, БТО) был введен в воздушный положительный электрод литий-воздушной батареи для создания внутреннего электрического поля за счет микроскопического внутреннего напряжения, создаваемого ростом и разложением твердых продуктов разряда, тем самым улучшая кинетика реакции и межфазный транспорт Ли+ в течение цикла (рис. 1). Рамановская спектроскопия в местонахождение,Дифракция рентгеновского излучения Спектроскопия, моделирование методом конечных элементов и расчеты из первых принципов показывают специфическое регулирующее влияние внутреннего напряжения батареи на внутреннее электрическое поле, генерируемое БТО. Распределение времени релаксации и электрохимическая импедансная спектроскопия в местонахождение точно показывают внутреннюю связь между внутренним электрическим полем, вызванным напряжением, и динамикой электрода.
Полоса комбинационного рассеяния света около 808 см-1 постепенно усиливается в процессе разряда, что указывает на быстрое образование продукта разряда Li2O2 на поверхности БТО. Полосы комбинационного рассеяния света при 249 см-1 и 306 см-1 постепенно усиливаются, что указывает на постепенное увеличение искажения решетки БТО. В основном это происходит из-за непрерывного накопления продуктов разряда, вызванного динамическим увеличением внутреннего напряжения батареи для перемещения Ти4+ вдоль определенной оси кристалла в сторону O2-, а соответствующий O2- демонстрирует поляризацию смещения электронов, что приводит к спонтанной поляризации. электрического поля (рис. 2).
дифракционный пиксмещается к более высокому углу дифракции во время разряда и к более низкому углу дифракции во время зарядки. В процессе разряда кривая напряжения имела тенденцию к повышению, а в последующем процессе зарядки кривая напряжения имела тенденцию к снижению, что соответствовало тенденции развития роста и разложения Li2O2 (рис. 3).
Результаты расчета согласуются с наблюдаемым экспериментальным явлением: пьезоэлектрический потенциал наночастиц БТО пропорционален величине приложенного давления. Динамически изменяющееся внутреннее напряжение во время цикла работы батареи в значительной степени инициирует реакцию, регулируя диапазон состави управление потоком внутренних носителей/отверстий (рис. 4).
Пьезоэлектрический потенциал, вызванный внутренним напряжением батареи, может регулировать зонную структуру, стимулировать разделение и транспорт носителей, усиливать массоперенос Ли+, эффективно снижать реакционный барьер и значительно улучшать характеристики батареи, что доказывает ее эффективность. отличные показатели скорости (фиг. 5).
Исследована связь между внутренним электрическим полем, создаваемым внутренним напряжением, и динамикой электрода. Внутреннее напряжение, создаваемое ростом и разложением продуктов разряда, вызывает поляризацию, создает динамическое встроенное электрическое поле и обеспечивает непрерывное разделение электронов и дырок на противоположные поверхности для пьезокатализируемой РЕДОКС-реакции, способствует межфазному транспорту Ли+ и, таким образом, улучшает кинетика реакции батареи.