電気化学的成長におけるLi2O2粒子の形態進化のメカニズム

放電中に多孔質空気カソードで固体Li2O2が形成されるLi-O2電池は、電気自動車用の高重力エネルギー（3212 Wh/kgLi2O2）貯蔵の候補です。放電時のLi2O2粒子の核形成と形態進化を理解し制御することは、高い体積エネルギー密度を達成するための鍵です。スキャンニングおよび伝導電子顕微鏡を使用して、整列したカーボンナノチューブのカーペットからなる電極上でLi-O2電池の放電生成物を特徴付けました。低い放電率では、Li2O2粒子はまず約10 nmの厚さの積み重ねられた薄い板として形成され、これが自発的に開いて新しい板の二次核形成を導き、最終的にトロイダル形状の粒子が発展します。Li2O2結晶は、理論的なウルフ形状と一致する大きな(001)結晶面を持ち、層ごとの成長メカニズムによって成長するように見えます。対照的に、高い放電率では、等軸のLi2O2粒子の豊富な核形成が円盤およびトロイドの成長に先行します。