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Application of Nonresonant Inelastic X-ray Scattering for Study of Lithium-ion Battery Cathodes.

机译：非共振非弹性X射线散射在锂离子电池阴极研究中的应用。

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摘要

Nonresonant inelastic x-ray scattering (NIXS) is rapidly growing as an alternative to and extension of x-ray absorption spectroscopy (XAS) for investigations of electronic structure at soft x-ray energies. At sufficiently low momentum transfer (q), NIXS probes the same final states as XAS; however, NIXS does so while using hard incident x-rays, ensuring bulk-sensitivity of measurements. At higher q, NIXS is sensitive to higher-order multipole transitions, providing information regarding final-state symmetries that is inaccessible by soft x-ray techniques. This q-dependence is exploited in a study of Na 1s core excitons in NaCl and NaF, important test cases for understanding final-state effects in insulators. The bulk-sensitivity of NIXS is utilized to study the controversial topic of charge compensation in lithium-ion battery cathodes during electrochemical cycling. Previous work on such materials has been restricted to spectroscopies that are prone to surface-sensitivity and, accordingly, are incompatible with additional experimental apparatus such as electrochemical cells. This also complicates the handling of air- and water-sensitive cathode materials. We present the first in situ, bulk-sensitive measurements of LixTiS2, the cathode material used in the first rechargeable lithium-ion batteries, and Li1– xCoO2, currently the most commonly-used commercial cathode material.
机译：非共振非弹性X射线散射（NIXS）作为X射线吸收光谱法（XAS）的替代和扩展正在迅速发展，用于研究软X射线能量下的电子结构。在足够低的动量传递（q）时，NIXS探测与XAS相同的最终状态。但是，NIXS在使用硬入射X射线时会这样做，从而确保了测量的整体灵敏度。在较高的q处，NIXS对高阶多极跃迁敏感，从而提供了有关软X射线技术无法访问的关于最终状态对称性的信息。这种q依赖性在对NaCl和NaF中Na 1s核心激子的研究中得到了利用，这是了解绝缘子最终状态影响的重要测试案例。 NIXS的体敏度被用于研究有争议的锂离子电池阴极在电化学循环过程中的电荷补偿。以前对此类材料的研究仅限于易于表面敏感的光谱学，因此与其他实验设备（如电化学电池）不兼容。这也使对空气和水敏感的阴极材料的处理复杂化。我们介绍了第一批可充电锂离子电池中使用的正极材料LixTiS2和目前最常用的商用正极材料Li1-xCoO2的首次原位，体积敏感测量。

著录项

  • 作者

    Nagle, Kenneth Patrick.;

  • 作者单位

    University of Washington.;

  • 授予单位 University of Washington.;
  • 学科 Physics Condensed Matter.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 2010
  • 页码 121 p.
  • 总页数 121
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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