Probing Electrochemical Potential Differences over the Solid/Liquid Interface in Li-Ion Battery Model Systems.

Källquist, IdaUppsala University,Uppsala universitet,Institutionen för fysik och astronomi,Röntgenfysik (författare)

The electrochemical potential difference (Δμ̅) is the driving force for the transfer of a charged species from one phase to another in a redox reaction. In Li-ion batteries (LIBs), Δμ̅ values for both electrons and Li-ions play an important role in the charge-transfer kinetics at the electrode/electrolyte interfaces. Because of the lack of suitable measurement techniques, little is known about how Δμ̅ affects the redox reactions occurring at the solid/liquid interfaces during LIB operation. Herein, we outline the relations between different potentials and show how ambient pressure photoelectron spectroscopy (APPES) can be used to follow changes in Δμ̅e over the solid/liquid interfaces operando by measuring the kinetic energy (KE) shifts of the electrolyte core levels. The KE shift versus applied voltage shows a linear dependence of ∼1 eV/V during charging of the electrical double layer and during solid electrolyte interphase formation. This agrees with the expected results for an ideally polarizable interface. During lithiation, the slope changes drastically. We propose a model to explain this based on charge transfer over the solid/liquid interface.

Lindgren, FredrikUppsala University,Uppsala universitet,Institutionen för fysik och astronomi(Swepub:uu)freli300 (författare)
Lee, Ming-TaoUppsala University,Uppsala universitet,Strukturkemi(Swepub:uu)minle135 (författare)
Shavorskiy, AndreyLund University,Lunds universitet,MAX IV-laboratoriet,MAX IV Laboratory(Swepub:lu)maxl-ash (författare)
Edström, Kristina,Professor,1958-Uppsala University,Uppsala universitet,Strukturkemi(Swepub:uu)ked02526 (författare)
Rensmo, HåkanUppsala University,Uppsala universitet,Energimaterialens fysik(Swepub:uu)hakanrm (författare)
Nyholm, Leif,1961-Uppsala University,Uppsala universitet,Oorganisk kemi(Swepub:uu)lny18455 (författare)
Maibach, JuliaKarlsruhe Inst Technol KIT, Inst Appl Mat IAM, D-76344 Eggenstein Leopoldshafen, Germany.,Karlsruhe Institute of Technology (författare)
Hahlin, MariaUppsala University,Uppsala universitet,Strukturkemi,Energimaterialens fysik(Swepub:uu)mahed424 (författare)
Uppsala universitetInstitutionen för fysik och astronomi (creator_code:org_t)

Ingår i:ACS Applied Materials and Interfaces: American Chemical Society (ACS)13:28, s. 32989-329961944-82441944-8252

Av författaren/redakt...: Källquist, Ida; Lindgren, Fredri ...; Lee, Ming-Tao; Shavorskiy, Andr ...; Edström, Kristin ...; Rensmo, Håkan; visa fler...; Nyholm, Leif, 19 ...; Maibach, Julia; Hahlin, Maria; visa färre...

Om ämnet

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.