Experimental

Preparación de muestras de LPS.— El electrolito de LPS se preparó en Solid Power Inc. usando dos rutas, un procedimiento previamente informado23 para experimentos de TC de rayos X y molienda de bolas para análisis EDS. El polvo de LPS se fundió posteriormente con cinta y luego se transfirió a 35-μ lámina de litio de m de espesor (RockwoodLithium, 0,5% Al) mediante prensado en frío para formar bicapas de LPS / Li. Se ensamblaron estructuras simétricas Li / LPS / Li utilizando discos de 3 mm de la bicapa Li / LPS y discos de 2 mm de 35-μ lámina de litio de m de espesor, apilada y prensada en coin crimpadora celular (Xiamen Tmaxcn Inc.) para asegurar el contacto. Dentro de una aspiradora guantera (Xiamen Tmaxcn Inc.) , se colocaron celdas simétricas en celdas herméticas in situ (Fig. 1a), luego se sacaron de la guantera y se polarizaron durante 1 hora con una densidad de corriente de 100μ A / cm2 antes de que se invirtiera la dirección de la corriente durante 1 hora. Las densidades de corriente se calcularon con respecto al área del electrodo de litio más pequeño de 2 mm de diámetro. Este proceso se repitió hasta cinco veces. Las células cuasi in situ se ciclaron usando un potenciostato BioLogic VMP3 y las células en funcionamiento se ciclaron usando un Keithley Sourcemeter Modelo 2450. Todos los ciclos y análisis se realizaron a temperatura ambiente.

Diseño de celda in situ.— En este trabajo, se diseñó un portamuestras especializado (Fig.1) para permitir Caracterización tomográfica de estructuras simétricas de metal Li / LPS / metal Li a niveles relativamente bajos. energías de rayos X de sincrotrón y bajo sesgo externo utilizando diseños reportados en la literatura29 como un punto de partida y optimizado aún más para estos experimentos. El diseño fue adaptado para maximizar visibilidad del metal de litio, que no es muy absorbente de rayos X, en muestras con esta geometría específica. El portamuestras mantuvo contacto eléctrico con los electrodos de metal de litio para permitir estudios de TC de rayos X in situ e in-operando. Los colectores de corriente de latón se interconectaron con colectores de corriente a base de carbono para evitar la absorción de rayos X por el portamuestras cerca de la región de interés, lo que podría introducir interacciones extrañas al sistema electroquímico, que se analizarán brevemente en la sección Resultados. Sin embargo, nuestro trabajo se centró en determinar la geometría y las condiciones de análisis necesarias para extraer datos tomográficos in-operando. El plástico La carcasa utilizada para los experimentos cuasi-in-situ fue resina acetal Delrin (10% PTFE), mecanizada a un espesor de 0,5 mm en la región de interés. La carcasa de plástico utilizada para los experimentos en funcionamiento era de poliamideimida Torlon de 2,5 mm de espesor para proporcionar una mayor resistencia al daño por radiación sobre el acetal. Una pequeña sonda de prueba de resorte aseguró el contacto eléctrico en caso de variación del espesor de la muestra y aplicó una pequeña cantidad de presión durante el ciclo. La carcasa se selló a los colectores de corriente metálicos utilizando accesorios de compresión Swagelok y el conjunto se probó para detectar fugas antes de cargar las muestras.