Diffraction-Enabled Operando Nanoscale Tracking of Li-ion Dynamics of Solid Electrolyte and Inhomogeneous Diffusion in Composite Cathode, Angewandte Chemie International Edition, 65, e20281(2026)
奈米尺度之臨場繞射追蹤固態電解質中鋰離子動力學與複合正極中不均勻擴散
Po-Jui Chu, Jheng-Yi Huang, Yu-Shuo Liu, Yun-Ping Chang, Yuan-Ting Hung, Ching-Yu Chiang, Yu-Cheng Shao, Wan-Zhen Hsieh, Hirofumi Ishii, and Ru-Shi Liu*
2026/05/07
鋰離子擴散主要研究於液態電池中之正極活性材料，固態電解質與全固態電池仍較少被探討。本研究聚焦於複合正極中固態電解質，建立以 X 光繞射作為研究全固態鋰電池動力學之有效方法。臨場同步輻射 X 光繞射顯示，全固態鋰電池首次循環時，因鋰離子遷入 / 遷出 Li3InCl6 晶格，可由其特定布拉格晶面產生繞射角位移推論鋰離子偏好之遷移路徑。同時繞射角位移之三階段演變顯示控制鋰離子擴散為電荷累積之電場與界面阻抗相互競爭之結果。
X 光奈米繞射掃描進一步捕捉單一 Li3InCl6 晶粒內，奈米尺度不均勻鋰離子之分佈與擴散行為，顯示高結晶性區域具較佳鋰離子傳導能力，並作為跨越固態電解質/正極活性材料界面之傳輸路徑。此外，具最大負應變之區域較不易發生鋰離子遷入。結合多種電化學技術，X光奈米繞射掃描揭示，造成鋰離子不可逆擴散之主因為高瞬時充電速率，而非整體充電程度。本研究證明繞射為一項強而有力的工具，可用於探測全固態鋰電池中複雜的鋰離子動力學，並為改善電池設計提供微觀層面之洞見。
研究動態
