电池充放计

p 据外媒报道，宾夕法尼亚州立大学研究团队表示，想要开发可靠、快速充电、适宜在寒冷天气下工作的汽车电池，自组装薄层电化学活性分子或将成为解决方案。 /p p br/ /p p img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/70cad0b3-66f1-47a4-989c-f6ad1caabc2a.jpg" title=" 202009011201548733.jpg" alt=" 202009011201548733.jpg" / /p p style=" text-align: center " 锂图片来源：PSU官网 /p p br/ /p p 金属电池是继锂离子电池之后的下一代电池，宾夕法尼亚州立大学机械工程教授、电池和储能技术中心的主要研究人员Donghai Wang说，“这种电池使用的是锂负极，能量密度更高，但存在枝晶生长、效率低和循环寿命短等问题。”研究人员表示，具有电化学活性的自组装单层，可以分解成合适的构成部分，保护锂负极表面，从而解决这些问题。 /p p br/ /p p 这类电池由锂负极、锂金属氧化物正极和电解质构成，其电解质中含有锂离子导电材料和保护性薄膜层。在快速充电或在寒冷的条件下，如果没有保护层，电池中可能逐渐长出锂枝晶，最终会导致电池短路，大大降低电池的实用性和循环寿命。Wang表示：“关键在于调整分子化学，使其能够在表面自我组装。”在充电时，这种单层可以提供良好的固态电解质界面，从而保护锂负极。 /p p br/ /p p 研究人员将这种单层膜沉积在薄铜层上。在电池充电时，锂撞击单层并分解形成稳定的界面层。部分锂与剩余的层体一起沉积在铜上，原层分解的部分在锂上面进行重组，从而保护锂，防止生成锂枝晶。 /p p br/ /p p 据研究人员介绍，利用这项技术，可以提升电池的存储容量，增加充电次数。Wang说：“这项技术的关键在于能够在需要的时候及时形成一层膜。这种膜可以分解并自动转化，然后留在铜上并覆盖锂表面。这种技术可以应用于无人机、汽车或一些水下低温应用的小型电池中。” /p

新华网专电 美国麻省理工学院两名材料专家宣布，他们开发出制造充电电池的新技术，可以大幅缩短手机和汽车的充电时间。 两名专家在英国《自然》杂志上发表报告说，利用这种新技术制造的手机电池可以在１０秒钟内完成充电，汽车电池可在５分钟内充好电。 现阶段广为应用的磷酸锂电池可以储存大量电能并平稳释放电能，但是不能在瞬间大量释放或获取电能。研究人员通常认为，这种情况缘自带电锂原子和电子共处时，在电池材料中活动太缓慢。 麻省理工这两名专家说，问题根源其实在于如何使这些带电锂原子进入能够将它们与电子分离的极微细通道。 两位专家说，他们的解决方案是利用一个磷酸锂涂层，这个涂层像一个“专用车道”，可以将带电锂原子导入极微细通道，使它们可以迅速到达终端。 法新社１１日报道，这一技术由美国政府资助开发，已有两家公司获得生产许可。 麻省理工学院说，由于这项技术不需要新材料，只是改变制造电池的方法，所以用两年到三年时间就可以将这项技术市场化。

近几年中国锂电池的出货量持续增长，对电池的各种研究也在不断深入。锂离子电池充电后，其中的活性物质会发生体积膨胀，原位表征技术成为分析工作中的重要手段。这种变化有时并不显著，利用原位CT可以捕获微小变化的差异，让分析工作更加简单，品质管理更科学可靠。 小型锂电池外观电池整体的断面图像图中可见，间隙部分的增大。 放、充电后电池各层电极将放、充电后电池各层电极的图像进行对比，可见电极厚度上有微小膨胀，最终导致整体厚度的增加。 岛津微焦点X射线CT系统 inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus——一款支持锂电池充放电试验的微焦点CTinspeXioSMX-225CTFPDHRPlus（可搭载充放电系统） • 人性化操作的理念贯穿整个设计。即使CT试验的步骤简化到三步，依然能拍摄出高质量的数据。• 维护保养简便易行，让设备的使用无后顾之忧。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

锂电池的应用十分广泛，如手机、笔记本、电动汽车等已成为生活中不可或缺的产品。随着其在汽车以及电力储藏等领域大型化的应用、对其高性能和安全性要求也越来越高。锂离子电池具有极高的能量密度，这是因为电池中封装了更多活性材料，且电极和隔膜越来越薄、越来越轻。这些均需要电池组成材料之间的完美搭配、若设计不足或者滥用，就会出现热失控现象，导致冒烟、起火甚至爆炸等事故。 因此对锂电池的生产和使用过程中的安全性评价非常重要，下面就让我们用日立DSC7000系列对锂离子充电电池电解液以及正极材料进行安全性评价。 样品处理和容器■ 样品处理的气氛LIB的构成中包含很多反应性高的材料。实际产品被封装在惰性气氛中，因此DSC测定也必须将其密封在惰性气体中进行。（为了避免大气中的水分、氧气、二氧化碳等气氛对样品的影响、样品处理在手套箱中进行。）■ 容器样品分解产生的气体、会污染DSC传感器、可能造成仪器功能损坏，因此需选择密封形的容器。另外测试时容器内部压力增大，故需要选择高耐压值的SUS密封容器。电解液正极材料的热特性的研究■ 电解液电解液的DSC结果如上图所示：样品中溶剂为高介电常数溶剂碳酸乙烯酯（EC）和低粘度溶剂碳酸甲基乙基酯（EMC），电解质为六氟磷酸锂（LiPF6）。在升温过程中，该电解液先熔融再分解，在244℃开始熔融，分解放热峰温度278℃，同时还可以得到其分解放热量。■ 电解液+正极材料这里显示把电解液和正极材料混合密封在容器中的样品的DSC测定结果。正极材料是充电状态的锰酸锂（LixMn2O4、X=0(充电状态)）。183℃附近有一个放热反应，随后有一个放热峰，放热峰峰值约为290℃，与上述的电解液相比、在低温测得（183℃）开始放热，这是正极材料的热分解，释放氧气、使得电解液氧化分解。从上述DSC测定中，可观察到热分解的起始温度、可以评价LIB的热稳定性、起始温度越高热稳定性越高。本资料显示的是完全充电状态的结果、也有充电越多，Li脱离量越多、热稳定性也会越降低的报告。综上所述，通过差示扫描量热仪DSC对电解液以及正极材料进行热特性的评价，我们可以了解电解液以及正极材料在程序升温过程中的吸放热现象，为锂电池安全生产、加工和使用过程作参考。关于日立TA7000系列热分析仪详情，请见：日立 DSC7020/DSC7000X差示扫描热量仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313721.htm日立 STA7000Series 热重-差热同步分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313727.htm日立 TMA7000Series 热机械分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313737.htm日立 DMA7100 动态机械分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313739.htm 关于日立高新技术公司：日立高新技术公司，于2013年1月，融合了X射线和热分析等核心技术，成立了日立高新技术科学。以“光”“电子线”“X射线”“热”分析为核心技术，精工电子将本公司的全部股份转让给了株式会社日立高新，因此公司变为日立高新的子公司，同时公司名称变更为株式会社日立高新技术科学，扩大了科学计测仪器领域的解决方案。日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料，产品线更丰富的日立高新技术集团，将继续引领科学领域的核心技术。

英国《新科学家》周刊9月10日发表题为《量子电池：可能提供即时电力的奇怪科技》的文章，作者是乔恩卡特赖特。全文摘编如下：我们中的一些人对智能手机、平板电脑和其他数字技术是那么依赖，以至于当它们没电以后，我们的生活几乎停摆。哪怕只有30分钟，我们也很可能会为因充电而损失的时间感到悲伤。如果说这看起来像是一种可笑的反应，那么对于为电动汽车提供动力的电池来说，这个问题就确实需要认真对待了。给这些电池充电通常需要几个小时，这成为交通业——全球最大的温室气体排放行业之一——脱碳的主要障碍。现在，量子物理学可以来拯救我们了。利用亚原子粒子的奇怪行为，量子电池的充电速度要比任何普通设备快得多。量子电池的优点是体积越大，表现就越好。尽管这一概念尚处于起步阶段，但最近的实验演示和一些理论上的进步表明，不间断的便携式电源并非遥不可及。理论局限锂离子充电电池目前的霸主地位归功于其相对较高的容量和相对较长的寿命。事实证明，它的充电速度也比竞争对手快，但也不能太快。给锂离子电池充电太快，则锂离子将不可逆转地粘在正极上，这样一来，电池就变得没用了，甚至可能爆炸。因此，使用锂离子技术的电动汽车充电所需时间可能要比给汽油或柴油车加油的时间长得多。英国《新科学家》周刊9月10日一期封面波兰格但斯克大学的罗伯特阿利基和比利时鲁汶大学的马克凡内斯在不到10年前首次正式提出量子电池的概念时，这些实际问题并不是最重要的。作为理论物理学家，他们感兴趣的是，量子电池的基本概念是否能让人理解困扰物理学家几代人的一个更大问题：为什么少量孤立的粒子的行为与可见物体的行为如此不同？量子世界本质上是不稳定的。看不见时——或者恰当地说，任何方法都无法观测到时——一个粒子就不再具有明确的特性，而是处于叠加状态。它还可以与其他孤立粒子协同作用，一个粒子的状态会立即影响其他粒子的状态，甚至是在远距离之外，这种现象叫量子纠缠。对电池科学家来说，涉及热量、能量等有形的大规模特性的经典理论就可以了。从历史上看，这一理论一直是热力学。热力学在描述发动机、热泵、锅炉、电池和其他常见电源的工作原理方面是无与伦比的。热力学成功的关键是它对单个粒子高度不敏感。大多数实用的系统由大量粒子组成，因此在热力学方案中，处理平均值就足够了。然而，近年来，理论家开始批评这一假设。如果将热力学定律应用于具有量子奇异特性的单个粒子，那么热力学定律是否仍然有效？这个问题的答案是否有助于解释量子世界与经典物理世界之间的过渡？要想找到答案，最好的办法莫过于一种暂时储存能量的设备。对阿利基和凡内斯来说，电池是回答这些问题的潜在试验场，于是两人着手设计一种基于量子规则的电池。优势独特从表面上看，量子电池与普通电池没有太大区别。它由一些更喜欢在低能量状态下存在的“东西”组成，但在需要为某些东西提供动力时也可以被强行置于高能量状态。在量子电池中，这种“东西”就是量子比特。量子比特指的是任何可以同时存在于不同状态叠加中的东西，比如电子、离子、分子或光脉冲。从理论上讲，量子比特由什么构成的并不重要。2013年，阿利基和凡内斯计算得出，随着量子电池中越来越多的量子比特被纠缠在一起，从量子电池中提取的能量将接近热力学极限。换句话说，他们发现，纠缠让电池的容量可以达到经典理论的最大值。事实上，量子物理学甚至可能无法提供阿利基和凡内斯认为可能的热力学极限。2013年晚些时候，西班牙巴塞罗那光子科学研究所的卡伦霍夫汉尼斯扬和其他人证明，只要多次提取，可以从没有纠缠的量子电池中提取同样数量的能量。不过，阿利基和凡内斯的研究的确引发了一种猜疑，即无论热力学极限是什么，量子电池都可能比普通电池有优势。2015年，包括澳大利亚维多利亚州莫纳什大学的卡万莫迪在内的理论家意识到，虽然量子纠缠可能无法提高电池的总提取能量，但它可以提高某种或许更有用的东西：电池的充电速度。为什么会这样，我们要深入探究量子行为的奥秘。普通电池充电时，它实际上必须从低能量状态走向高能量状态。想象就像一个骑自行车的人，沿着一条直线从A到B。能量的缺口越大，行程越长，充电时间就越长。在仅有一个量子比特的量子电池中，情况也是如此。但是，将第二个量子比特与第一个量子比特纠缠在一起，捷径就出现了。两个量子比特协同工作，就能够以更快的速度、更平缓地到达高能量状态。事情不止于此。每增加一个量子比特，原有行程的迂回线路就会被去掉，更快的线路就有可能出现。事实上，莫迪及其同事说，量子电池的充电时间与纠缠量子比特的数量成反比。也就是电池越大，充电就越快。前景可期今年1月，澳大利亚阿德莱德大学的詹姆斯郭和其他人证明了量子电池在实践中的优势。根据意大利技术研究院物理学家绘制的一份蓝图，他们制造了简化版的量子电池，由一种有机染料的分子而不是量子比特组成，虽然不能完全纠缠，但分子都一样，且具有低能量和高能量状态。实验者将这些分子置于两个小镜子之间的一个洞中，并向其发射激光。其结果是，光吸收速度——实际上是整个电池的一次充电——远远超过了每个分子吸收光时可能达到的速度。这个实验有大约100亿个分子，对于量子系统来说数量太多了，但充电能力仅相当于一枚电池的十亿分之一。由于量子充电的优势取决于该系统能否与周围环境隔离，因此包括阿利基和莫迪在内的理论家们怀疑该系统能否有可能扩展至实际用途。莫迪说：“对我们来说，这一理论只是探索时间和能源等基本概念的一个有趣的游乐场。我认为不会有技术上的应用。”其他人则比较乐观，强调隔离问题影响的是所有量子技术，而不仅仅只针对电池。4月，韩国基础科学研究所的科学家开展了进一步的理论研究，研究了量子电池可能的最大充电速度。他们指出，詹姆斯郭及其同事在实验中储存的能量密度与普通铅酸蓄电池的能量密度大致相当。他们说，从理论上讲，未来的量子电池充电速度极快，以至于充电操作几乎无法察觉。对电动汽车来说，我们可以想象一个免下车充电站，一个你甚至不需要停车的充电站。然而，这样的未来可能还很遥远。

美国研究人员最新研制一种微型纳米电池，仅12分钟便能一部手机充电完成。 　　腾讯科学讯 据国外媒体报道，目前，美国一项创新电池技术将使人们的手机完全充电仅需12分钟，这将意味着手机充电几个小时的历史将不再出现! 　　更重要的是，美国马里兰大学研究人员表示，这项最新发明将带来人们长期寻求的微型化能量存储元件，电动汽车可能受益于该创新技术。 　　使用叫做&ldquo 纳米孔&rdquo 的电池可携带电解液，在纳米管电极末端之间保持电荷，数百万个纳米孔单元可容纳在一个邮票大小的电池上。研究报告合著作者埃莉诺-吉列(Eleanor Gillette)说：&ldquo 纳米孔是非常微小的孔状结构，其直径仅不足人类头发直径的8万分之一，放置在一个陶瓷薄片上。&rdquo 　　研究报告作者、马里兰大学材料科学和工程系博士生Chanyuan Liu强调称，我们在纳米孔两端覆盖能量存储材料，之后对每个纳米孔加注电解液，它将变成一个电池，所有纳米孔都并行连接在一起。这项最新研究报告发表在近期出版的《自然纳米科技》杂志上，声称仅在12分钟之内便能对手机完全充电，并且它可以重复使用数千次。 　　Chanyuan Liu说：&ldquo 快速充电技术具有广阔的发展前景，这种微型电池潜在等同于主流电池，其最大优势在于能够快速充电。&rdquo 　　目前，研究人员表示，将逐步完善这项技术，预计下一批微型电池的蓄电量将提升10倍。这将对电动汽车和电动设备带来革命性创新。

p style=" text-indent: 2em " 随着可再生能源开发利用规模的不断扩大及智能电网产业的迅速崛起，储能技术的重要性日益凸显。记者7日获悉，由美国斯坦福大学崔屹教授领衔的研究团队介绍了一种可循环充电1万次以上的锰氢气电池，可实现10年以上的稳定性能。该成果发表在《自然· 能源》上。 /p p style=" text-indent: 2em " 据该成果的第一作者、美国斯坦福大学材料科学与工程学院的陈维博士介绍，他们发明的锰氢气电池使用高表面积的碳作为正极集流体，易溶于水的硫酸锰盐作为电解液，由催化剂控制的氢气作为负极。该电池从设计、充放电原理、测试方法和性能上都有别于以往任何水系电池。 /p p style=" text-indent: 2em " 成果显示，锰氢气电池具有非常优异的电化学性能，比如稳定的放电电压1.3伏，高倍率的放电电流100mA/cm2，大于1万次的稳定循环，以及较高的质量能量密度139Wh/kg和体积能量密度210Wh/L。而且，该电池很容易放大用于大规模储能。 /p p style=" text-indent: 2em " 大规模储能是实现可再生能源普及应用的核心技术。现有的大规模储能技术（如抽水储能、压缩空气储能）以及各种蓄能电池（如锂离子电池、钠硫电池、液流电池）等均存在不同的问题，远不能满足大规模储能廉价、安全、高能量密度和高稳定性的要求。崔屹表示：“锰氢气电池的发明将对大规模储能的格局产生重要影响，进一步缓解由传统化石能源带来的严重碳排放和空气污染。” /p

根据标准制修订计划，相关标准化技术组织已完成《锂离子电池和电池组充放电测试设备规范》等45项行业标准和《锂离子电池组安全设计指南》等73项国家标准的制修订工作。在以上标准批准发布之前，为进一步听取社会各界意见，现予以公示，截止日期2022年5月26日。以上标准报批稿请登录中国电子工业标准化技术协会网站（www.cesa.cn）“标准报批公示”栏目阅览，并反馈意见。公示时间：2022年4月27日－2022年5月26日附件：1.45项电子行业标准名称及主要内容2.73项推荐性国家标准名称及主要内容工业和信息化部科技司2022年4月27日

近日，记者从哈尔滨工业大学了解到，东颐-哈工大新型电池联合研发技术中心签约仪式在该校举行。今后双方将共同研制可用于电动汽车的新型“超级锂电池”。 　　据了解，哈工大化工学院王殿龙课题组研制出了具有快速充电性能的“石墨烯/磷酸铁锂复合储能材料”。该储能材料既具有超级电容器材料的快速充电性能，又具有锂离子电池材料的高比容量。化工学院与东颐新能源科技有限公司合作组建东颐-哈工大新型电池联合研发技术中心，利用“石墨烯/磷酸铁锂复合储能材料”，联合研制基于超级电容复合锂离子嵌入充放电机理的新型“超级锂电池”。据悉，将这种能量密度高、充放电速度快的新型电池用作纯电动汽车(BEV)和插电式混合电动车(PHEV)的动力电源，可以大大缩短充电时间。

作者：RenataLewandowska,MiyokoOkada,TomokoNumata翻译：文军锂离子电池成就的奇迹谈起新能源汽车，就不得不说美国的“特斯拉汽车公司”，目前其打造的纯电动车采用为先进的锂离子能量存储，理论上48万公里行驶后电池衰减比例仅有5%。而其所配备的能量再生制动系统则可在车子减速时为锂离子电池组充电，使得车子在行走途中就可获得能量的补给。特斯拉MODEL 3可以说锂电池技术的发展不仅将特斯拉的新能源汽车变成了现实，创造了奇迹，更成就了特斯拉汽车公司CEO埃隆马斯克成为继乔布斯外第二个全球科技狂人。2017年5月9日，《时代》杂志发布了2017年“科技领域有影响的20人”榜单，埃隆马斯克上榜。随着对动力需求的不断增长和日趋复杂化，如何提高锂离子电池的性能始终是锂电池领域各厂家致力于突破的一个非常重要的课题。令人欣喜的是，激光拉曼光谱技术被越来越多的研究人员用于该领域的探索和突破。这种非接触的快速分析技术，能够直接分析材料中的结构变化，而不对材料产生影响。拉曼光谱技术已经被用作锂电池在充放电循环过程中的实时的原位分析，从而实现标准分析，包括材料结构和电子属性、耐久性，以及自动质量控制测试等。此外，新的研究还表明：拉曼光谱可以用于研究这些电池生命周期的各个阶段，诸如复杂体系中的新材料的表征、故障分析等。因篇幅有限，今天，本文重点为您揭示显微拉曼光谱在锂电池充放电过程中对正材料和负材料是如何进行分析的。 ▎如何分析?锂离子电池充放电过程中，锂离子经由电解液在两电之间穿梭，会带来两个电材料的结构变化。理想状态之下，这些变化都是可逆的。但是在实际情况中，充放电过程会给电池的正负电造成某些不可逆转的变化。那么它们的变化是怎样的？让我们通过拉曼光谱的“正分析”与“负分析”一窥究竟吧。01正分析锂离子电池常用的正材料是层状的锂钴氧（LiCoO2，LCO）材料。在充放电过程中，锂离子在层状的氧化钴八面体结构中重复地进行着插入—脱出过程。研究表明，电池过放电会导致氧化钴层的不可逆转的分解，成为氧化钴(CoO)和氧化锂(Li2O)；而电池过充电则会导致LiCoO2转变成二氧化钴（CoO2）。所有这些变化都可以利用拉曼光谱进行观察。如下图1所示，拉曼光谱特征峰（橙色）属于锂钴氧正，而拉曼光谱谱线（红色）显示出了属于二氧化钴（CoO2）的特征峰。图1.正材料中有无CoO2的光谱区别.下图2是经历了一次充放电循环过程后，正材料的拉曼成像结果，拉曼成像清楚显示出了二氧化钴（CoO2）的存在，佐证了电池发生过充。图2. 经历了一次充放电循环过程后的锂钴氧正材料的拉曼成像蓝色对应非晶态碳，橙色对应锂钴氧，红色点对应不同浓度二氧化钴除了上述佐证正材料过充现象的存在，研究人员还利用拉曼光谱去寻找和研究新的正材料，比如不同种类的锂-过渡金属混合氧化物，如Li(Ni, Mn, Co)O2，LiMn2O4，这是目前研究的热点材料。这些材料各自具有不同的拉曼光谱特征峰，如下图3所示，拉曼光谱可为新型电材料研究提供技术支持。图3. LiCoO2、Li(Ni, Mn, Co)O2，LiMn2O4，Li2TiO3的拉曼光谱图02负分析锂离子电池常用的负材料是石墨，经过反复充放电循环以后，石墨电会发生退化。在石墨的拉曼光谱中，D峰和G峰的相对强度ID/IG比值与石墨电结构的损坏有着密切的关系。随着石墨电结构的退化，D峰的强度不断增加。在下图4中我们可以看出相对强度的变化。图5的拉曼成像中，可以清楚地看到石墨电结构的变化。图4. 具有不同相对比值ID/IG的石墨正材料的拉曼光谱图5. 石墨负经历一个充放电循环之后的拉曼成像：蓝色区域对应于缺陷较少的石墨，深蓝色区域对应于缺陷较多的石墨，橙色区域对应于树脂粘结剂。 ▎总结和展望由于拉曼光谱能够应对锂离子电池各类研发的需求，并满足在线自动质量控制的要求，因而借助拉曼光谱的探索，锂离子电池必将能够发挥出更大的“能量”。如果您对本文案例感兴趣，欢迎您点击识别下方二维码索取详细文章。 在下一篇文章中，我们将为您介绍拉曼光谱在锂电池充放电过程中对电解液如何进行分析，带您了解该项技术的其他应用，欢迎您的关注。手机识别二维码 阅读原文后，小编欢迎您留言说说看，您身边的锂电池应用都有哪些？特斯拉你已经开起来了吗？ ▎延伸阅读R. Baddour-Hadjean and J.-P. Pereira-Ramos, Chem. Rev., 110 (2010)1278–1319.V. A. Sethuraman, L. J. Hardwick, V. Srinivasan, R. Kostecki, Journal of Power Sources, 195 (2010) 3655–3660.R. Kostecki, J. Lei, F. McLarnon, J. Shim, K. Striebel, J. Electrochem.Soc., 153 (2006) A669-A672.R. Kostecki, X. Zhang, P.N. Ross Jr., F. Kong, S. Sloop, J.B. Kerr, K.Striebel, E. Cairns, F. McLarnon, F., report LBNL-48359, DOI:10.2172/861953.Paul Scherrer Institute, http://www.psi.ch/lec/electrochemical-energy-storage.Berkley Energy Storage & Conversion for Transportation and Re-newablesProgram, http://bestar.lbl.gov/HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

日前，记者来到位于光明科学城的国家电动汽车电池及充电系统产业计量测试中心，中心内一派繁忙而有序的工作景象映入眼帘。300台套计量测试装备，可开展500余项计量参数测试，这里集中了最尖端的仪器设备和专业技术人员，他们正致力于推动新能源汽车产业高质量发展。　　步入其中，一个大型的环境模拟实验室映入眼帘，这里的温度、湿度甚至气压都可以根据需要精准调控到极寒酷暑等各种极限环境条件。一旁，一辆崭新的电动汽车正在严苛环境下接受考验，技术人员密切监控着车辆电池在高低温循环中的充放电性能表现，以及其对环境变化的响应速度和稳定性。而在另一侧的精密计量区域，一组工程师正利用高精度测量仪器对一块块锂电池模块进行细致入微的检测。　　近日，国家市场监督管理总局批准成立国家电动汽车电池及充电系统产业计量测试中心。该中心选址深圳光明，是电动汽车电池及充电系统领域全国唯一的国家级产业计量中心。中心是光明科学城入驻的科研平台之一，在建设期间，围绕电动汽车电池及充电领域深入开展计量测试技术研究，承担国家、省级科研项目27项，制定了国家及地方标准35项，制定国家计量检定规程、规范6项。在电动汽车充电桩远程计量、充电站能耗计量测试、充电桩安全敏感参数计量测试等领域产出一批首创成果，填补行业空白。　　落户光明促新能源产业高质量发展　　计量测试是产业发展的重要技术基础，与产业变革和技术进步息息相关，作为鼓励类产业被列入国家科技服务业。　　为充分发挥计量测试在服务和支撑电动汽车产业发展、提升电动汽车产业核心竞争力方面的作用，国家市场监督管理总局批准深圳市依托深圳市计量质量检测研究院正式成立国家电动汽车电池及充电系统产业计量测试中心（以下简称国家中心）。　　为何落户深圳光明？深圳市计量质量检测研究院院长刘铁东告诉记者，国家中心的成立恰逢光明区加快建设世界一流科学城的大好时机，光明科学城是世界级大型开放原始创新策源地、引领高质量发展的中试验证和成果转化基地、深化科技创新体制机制改革前沿阵地，布局建设了一批重大科学基础设施和前沿交叉研究平台，其中包含了国家电动汽车电池及充电系统产业计量测试中心。　　光明已成为大湾区重大科技创新载体布局最集中、创新动能汇聚最迅速、综合创新投入力度最大的区域。作为大湾区综合性国家科学中心先行启动区，科学城是光明区最闪亮的名片，2023年光明科学城规划布局的24个重大科技创新载体，在建和运营数达到20个。全社会研发投入首次突破100亿元，占GDP比重达到7.1%，创新动能愈加澎湃。　　刘铁东表示，国家中心的成立不仅为光明增添了又一个国家级科技创新平台，也为光明区在新能源汽车、电化学储能、新型电池材料等领域提供国家级一站式的计量测试支撑，将有力促进光明区新能源产业的高质量发展，同时与光明区相关高校、企业、研究机构充分融合，因地制宜发展新质生产力，助推世界一流科学城的建设。　　国家中心重点针对产业提质增效和可持续高质量发展中的计量测试难点和需求，构建完备的计量测试体系，提供“全溯源链、全产业链、全寿命周期”并具有前瞻性的计量测试技术服务，着力解决产业当中“测不了、测不全、测不准”的痛点、难点。　　标准引领打造“超充服务”新标杆　　4月1日起，深圳市正式实施《电动汽车超级充电设备分级评价规范》和《电动汽车集中式公共充电站设计规范》（以下统称“深圳超充标准”），这两项标准是全国首个超充设备分级评价和超级充电站设计的地方标准。　　“深圳超充标准”在行业内率先提出“超级充电设备”“全液冷超充设备”等术语定义，并明确超充设备单枪额定功率不低于480kW。光明区发展改革局相关负责人表示，光明区抢抓这一标准带来的市场机遇，认真落实市政府关于建设世界一流 “超充之城”的工作部署，结合新能源汽车产业、超级快速充电技术发展趋势以及城市规划、人口分布等实际情况，重点围绕商业综合体、市政公园、大型景区、公共机构、高铁站、公交场站、高速服务（停车）区合理布局超充站点，满足市民充电需求，同时谋划打造若干光储充检和车网互动一体化示范项目，推动充电设施接入深圳市电力充储放一张网，助力深圳市打造坚强电网。　　步入光明区长圳南北停车区的全液冷超充站，一种未来科技气息扑面而来。这处占地广阔的充电站坐落在繁忙的高速公路两侧，犹如一个新能源汽车的能量补给绿洲，镶嵌在快速流动的交通线之中。　　这个超充站是全市首座高速服务区全液冷超充站，实现1秒1公里的超快速充电速率，创新的冷却方式确保了即便在高强度连续充电下，充电桩也能保持稳定高效的性能，大大减少了充电过程中的热损耗，为市民提供极速的充电服务，切实缓解市民旅程焦虑。　　宽敞舒适的休息区内，司机们一边通过智能屏幕实时查看车辆充电进度，一边感受着这份便捷与科技带来的出行变革。司机陈先生告诉记者，光明科学城不仅追求硬件设施的卓越，更关注用户体验的极致，超充站配备先进的液冷快充技术，只需一杯咖啡的时间，就能让电动汽车“满血复活”。　　打造“超充服务”新标杆，截至目前，光明区已建成超充站24座，在建及前期项目15个。2024年，光明区将继续围绕打造世界一流“超充之城”的工作目标，依托光明区停车场资源等，发动充电设施企业投资建设超充站，至2024年底累计达到73座超充站、新增8700个普通充电桩。　　绿色发展 “超充之城”跑出加速度　　在充满活力与创新精神的光明科学城，一幅描绘未来智慧生活的“超充之城”蓝图正在细腻绘就。　　光明区以其前瞻性视野和坚定决心，积极投身于绿色产业的发展，并在此过程中扮演着“超充之城”建设的重要角色，二者相互赋能，共同描绘出一幅可持续发展的未来画卷。　　光明区扎实推进超充设施建设，组织华为、星星充电、前海奥特迅、特来电等充电设施行业头部企业研究探讨超充站建设有关要点，形成《超级快速充电设施选址建设有关要求》，指导各街道、各部门完成两批次100余处超充初步选址；组织充电设施行业头部企业与各街道、各部门建立沟通联系渠道，政府部门会同充电设施企业开展选址踏勘、评估工作，促成一批项目合作；定期组织超充建设调度会，协调解决用地性质、租期、用电报装等问题，确保项目顺利推进。　　光明区在推动“超充之城”建设的同时，也带动了相关产业的技术迭代升级和服务模式创新。目前已拥有新能源领域规上企业250余家，聚集了贝特瑞、欣旺达等一批行业龙头企业, 越来越多的优质绿色企业、产业纷至沓来。　　去年，世界500强企业法国威立雅环境集团粤港澳大湾区总部，正式落户光明科学城。未来，光明科学城将凭借威立雅在减污降碳、资源回收、数字化能源管理等方面的专业技术和知识，助力粤港澳大湾区早日实现“双碳”目标，进一步推动城市智慧能源管理建设。　　今年，国家电动汽车电池及充电系统产业计量测试中心落户光明，集聚了电动汽车计量测试领域领先的技术、人才、装备与资质，致力搭建开放、共享的公共技术平台，通过政产学研联动，在智能网联汽车、新型电池、新能源、测量人工智能、高端仪器仪表研发等领域协同创新，打造世界一流科学城的计量测试高地。　　政策方面，光明区陆续出台“8+5”产业集群专项政策、 “1151”产业空间政策、行业发展和人才政策，光明区还将在深圳市出台的《支持电化学储能产业加快发展的若干措施》的基础上，制定出台区级电化学储能、光伏储能充电等新能源领域专项扶持政策，驱动绿色循环低碳发展。同时，在马田街道打造平方公里级的新能源新型产业社区，将光明科学城全域打造成为新能源新材料、新技术新产品的应用示范场景。　　光明照耀未来。光明区还将继续发挥创新链、产业链、资金链和人才链“四链”融合发展优势，重点围绕新型储能、光伏、氢能等领域强势布局，朝着建设世界一流“超充之城”和新能源产业集聚区目标稳步迈进。

StoreDot 是电动汽车锂离子 (Li-ion) 电池的开发商，于 2012 年创立。StoreDot 是极端快速充电 (XFC) 电池的先驱和领导者，它克服了主流电动汽车普及的关键障碍——充电时间和里程焦虑。该公司通过设计和合成专有的有机和无机化合物彻底改变了传统的锂离子电池，并通过人工智能算法进行了优化，从而实现充电5分钟可提供100英里的续航里程——这与为传统燃油汽车加油所需的时间相同。StoreDot 的战略投资者和合作伙伴包括戴姆勒、BP、VinFast、沃尔沃汽车、Polestar、Ola Electric、三星、TDK 和制造合作伙伴 EVE Energy。StoreDot极速快充电池技术，预计于2024年实现量产，目前全球超过 15 家原始设备制造商和制造合作伙伴正在对电池进行持续测试，且该技术可利用标准锂离子生产线轻松扩展。图片来源于StoreDot官网值得一提是，StoreDot研发生产线使用的布劳恩手套箱，如图所示，StoreDot公司首席执行官 Dr. Doron Myersdorf StoreDot博士在布劳恩手套箱前展示电池。图片来源于StoreDot官网图片来源于StoreDot官网布劳恩在锂电池、钙钛矿太阳能电池、有机光伏和有机发光半导体等行业拥有丰富的研发和产业经验，为客户的尖端技术和崭新应用提供定制化、集成化、自动化的全新解决方案，帮助客户在新材料、新工艺和新产品开发、生产环节中赢得优势。以下是布劳恩手套箱的技术特点，目前布劳恩手套箱主要有两种型号，LABstar MAX和UNIlab MAX：UNIlab MAXLABstar MAX集成气体净化系统的简洁设计不锈钢主体加装安全玻璃前窗模块化箱体设计，便于扩展闭路循环净化水、氧浓度可达配置节能循环模式(ECO Mode)配置大过渡舱，内有滑盘配置Edwards RV12 真空泵其它众多功能拓展附件可选，详情可点击布劳恩手套箱集成工艺设备集锦如果您对以上产品感兴趣，敬请联系布劳恩！

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2021年1月，瑞士Blackstone Resources（黑石资源 ）公司的专有3D打印锂离子固态电池技术，取得了一系列重要的突破。它一直通过德国子公司Blackstone Technology GmbH投资于下一代电池技术。包括获得专利的3D打印技术和对电池批量生产的研究。恰好的是，德国是全球3D打印技术最为发达的国家之一。与目前的锂离子电池技术相比，3D打印固态电池具有将能量密度提高一倍，制造成本降低一半的潜力。3D打印固态电池的比较优势当前最先进的电池生产面临的一些弱点：1、不够灵活，无法支持必须与产品设计相匹配的组件设计；2、它仍然太昂贵（目标：＜80US ＄/kWh）；3、不适用于未来的设计，例如全固态电池；4、提供的能量密度仍然太低（目标：600英里且＞ 300Wh/ kg）；5、原材料仍然不安全；6、碳排放仍然太高；3D打印的“多孔”电极可提高能量密度。可以将电极中的材料打印成三维晶格结果。晶格意味着电极具有更大的暴露表面积，增大化学反应面积，电池效率更高。另外，3D打印电池模块不需要多余的物质即可以实现一体化。想象一下，特斯拉85kWh电池组由7104个电池组成，将7104块电池粘合在一起的胶水和电线的重量相当大了。但是如果这些变成是增材制造过程的一部分，而不是多余的材料，能量密度将大大提高与使用液体电解质的传统电池设计相比，Blackstone Technology的3D打印工艺具有明显的优势。显著降低成本，提高电池尺寸的生产灵活性，可以不依赖电极化学性质而实现这些优点。Blackstone的3D打印固态电池技术，解决了这些弱点：1、3D打印锂离子电池生产已经成熟，且有专利，在生产过程中可提供最大的灵活性；2、可节省30％的CAPEX和10％的OPEX，而采用固态技术时，可节省70％的CAPEX和30％的OPEX；3、世界上第一个3D打印生产工艺，可以批量生产固态电池；4、可将能量密度提高20％，用固态技术时可提高100％；5、利用自身资源来缩短供应链，并确保长期获取电池材料；6、通过将干燥过程减少50％，可将能源消耗降低25％，这是电池组电池最重要的制造成本——占总能源成本的45％至57％。黑石技术有限公司CEO霍尔格格里茨卡（Holger Gritzka）表示：“我们迄今为止在3D打印电池技术方面的发展，为固态电池的大规模生产铺平了道路。除了汽车工业等主要市场之外，船舶应用和新型5G无线网络也将会受益于3D打印固态电池的优势。”埃隆马斯克（Elon Musk）承认获得下一代电池技术以及生产这些电池所需的原材料的重要性。即使采用减少电池材料量的新技术，电动汽车的需求也可能很快超过这些车辆所需的电池材料量。马斯克预计，下一代电池将使用更少的电池金属（例如钴），而使用更多的镍和锂。实际上，随着特斯拉与大型汽车制造商的入局，所有这些金属的需求可能会大幅增加，大型汽车制造商也开始推出电动汽车，并计划把全部汽车都电动化。3D打印固态电池正在量产Blackstone Resources开发并测试了3D打印电池，获得欧洲“地平线2020”计划资助，在电池密度，充电周期和成本方面均取得了显著成绩。这家瑞士公司还开发了一种工作流程，可使用专有的电池打印技术在2021年以各种形状或形式来批量生产这些电池，充电速度最大可以提高大约六倍。2020年11月，黑石在德国德贝恩镇萨克森州的Am Fuchsloch工业园区开设了第一家3D打印电池生产工厂，配套德国的汽车制造业，将大量生产用于工业应用以及电动汽车的下一代电池。首期工厂的生产能力将达到每年0．5 GWh。相关知情人告诉南极熊3D打印网，首批固态电池原型已经过测试，3D打印大量生产所需的许多电池复合材料、外壳和固态电解质。在开发和测试了这项技术之后，Blackstone准备计划生产3D打印的固态电池。这会改变固态电池的发展。自动化3D打印生产工艺，比传统的电池生产工艺减少了70％的固定投资。固态电池也更安全，不使用对环境更有害的易燃液体电解质。除黑石集团外，现在还有众多公司争相角逐下一代电池技术。在下一代技术（包括固态电池和新的先进制造技术）方面，这些公司可能会击败特斯拉。利用3D打印工艺技术，美国Keracel能够将陶瓷电解质厚度降低到100um，长期目标是达到15um。这些技术进步将使Keracel陶瓷电池能够提供1200Wh/L的能量密度，这大约是标准锂离子电池的两倍，并且能够满足工业和汽车企业应用中高倍率需要。当然，对于特斯拉来说，因为股价高，资本充足，可以通过有针对性的收购迅速加快步伐。

电动汽车电池及充放电标准将在“十二五”期间出台 　　电动汽车换电池只需一分钟 　　全国政协委员、中国工程院院士、东北电网有限公司名誉总工程师黄其励在全国两会期间透露，目前国家电网正在研究电动汽车充电、电池生产等相关标准，预计将在“十二五”期间出台。 　　据悉，为了发展新能源汽车，目前各省市都计划或试点建设了充电站和充电桩。但是电动汽车充电需要时间，快速充电要10分钟，正常充电要1个小时。因此国家电网正在研究汽车充电换电池的方案及相关标准，但这首先需要全国出台相关的统一标准。 　　黄其励说，对于充电站来说，电动汽车的电池可以统一进行充电，充电的时间也可以灵活掌握，比方可以在全国用电低谷的时候充电。对于汽车用户来说，只需要把原来的电池卸下来，把充满电的电池再装上去就行，1分钟之内就可以换好电池，会比加油还简单。 　　据悉，充电、换电池的工作现在由哪个部门来负责尚未确定，但大家普遍认为由电力公司来统一操作比较合适。黄其励认为，电动汽车充电可换电池的相关国家标准只要一出台，电动汽车的发展就会非常快了。 　　据介绍，现在推广电动汽车最大的问题就是电池造价问题。“刚开始可能电池的价格会比较高，一般家庭买不起。但政府可以适当给予一些补助，鼓励购买新能源汽车，情况就会好起来。”黄其励说。

近年来因省钱、环保等特点新能源汽车成为不少人的新选择但是你知道吗？如果充电不当其非常有可能发生火灾！源于网络，侵删8月29日下午，厦门思明区槟榔东里一辆新能源汽车，充电时发生起火，据公共场所视频显示，下午1点08分，这辆停放在充电站内，正在充电的汽车，突然发出两声异响。紧接着，车底便伴着浓烟蹿出一阵火光。汽车电池起火原因新能源汽车电池组由多个电池串联叠置组成。一个典型的电池组大约有96个电池，充电到4.2V的锂离子电池而言，这样的电池组可产生超过400V的总电压。当电池之间存在不正确的机械连接时，就可能导致高电阻、电源损失甚至电池起火。新能源汽车电池由多个电池串联叠置组成然而，检查每个电池之间的机械连接可能很困难。可见光相机检查系统可用于验证组件是否处于正确位置和方向，但无法验证连接的电气连续性。此外，连接器的表面是反光的，这给照明和相机的放置带来了挑战。根据行业规定，新能源汽车电池制造商通常需要保存每次验证和生产线结束测试的性能历史记录。这要求他们需要借助精确和可重复的测量工具，以便能够快速比较得出的测试数据，来确定电池趋势和潜在问题。如果连接不良导致破坏性火灾，该数据也可用于辩护诉讼。红外热像仪全天候监测电池随着热成像技术的推广，制造商使用红外热像仪检查电气系统的历史由来已久。这些热像仪可用于检测由不良或松动的电气连接引起的电阻增加而引起的温度升高。它们还可以帮助识别其他潜在问题，比如负载不稳定、电路过载、绝缘性能下降或电线损坏等。如果需要7*24小时全天候对生产过程进行监测，可以选择FLIR固定安装式红外热像仪，它可以轻松集成到新能源汽车制造的许多自动化过程中。使用FLIR Bridge Pro与现有基础设施或CMMS软件的连接提供了附加价值并提高了可用性。FLIR BridgeFLIR Bridge是一个工业物联网（IIoT）边缘网关，在一个集线器中收集热数据和传感器数据，还允许制造商将热数据传输简化为首选软件。Bridge有助于将热数据与其他传感器数据和序列号信息集成，因此可以标记有问题的连接，以便进行评估和可能的维修。所有这些都可以减少车辆中的不良连接，提供更多的信息，并为我们的车辆提供更安全的电池。热像仪不仅可以识别热点，还可以输出图像中每个像素的精确温度信息。这使得终端用户可以灵活地监控电池连接的大小和类型。根据电池组的物理尺寸、连接位置以及热像仪的安装位置，还可以实现单个热像仪同时检查多个连接。FLIR A70智能传感器热像仪新能源汽车电池制造和测试过程中使用FLIR红外热像仪，可提高电池组和电缆连接完整性的置信水平。比如FLIR A70这样的智能传感器固定安装式热像仪可以识别更多的潜在松动连接，从而减少电池系统的线路末端故障。FLIR A70热像仪监控电池组测试FLIR A50/A70智能传感器热像仪非常适合需要机载分析和警报功能，用于状态监测和早期火灾探测应用的用户。FLIR A50/A70热像仪搭载Wi-Fi、集成可见光镜头和ONVIF S兼容选项，其机身小巧方便集成，是一款灵活可配置的解决方案，可以满足众多行业客户的独特自动化需求。A50/A70热像仪可以帮助企业保护资产，提高安全性，最大限度地延长设备正常运行时间并降低维护成本。说到新能源汽车，就离不开充电的问题电池质量是保障安全充电的根本因此广大制造商们一定要在电池出厂前严格监测，确保电池质量在保障动力电池安全性的方面FLIR有多款产品均可守护电池的安全FLIR A系列智能传感器热像仪可作为“安全卫士”全天候监测生产过程FLIR T500系列热像仪可精准定位电池内部的微小故障

p 　　可逆锌空气电池具有价格低廉、环境友好和能量密度高(1084Wh kg-1)等优势，在便携式交通工具和能量储存器件应用方面潜力巨大。该电池的核心组分是驱动氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的双功能催化剂，但存在动力学缓慢及循环稳定性差等问题。因此，发展廉价、高效的双功能催化剂，对于推动可逆锌空气电池的实际应用具有重要意义。 /p p 　　氮化物，如Ni3FeN等，因其独特的电子结构和半金属特性，在电催化氧气还原反应(OER)中，表现出优异的性能。但将Ni3FeN应用于可逆锌空气电池中，面临两个问题：一是氮化物的ORR活性低 二是氮化物的在合成过程(氨气气氛煅烧)中易团聚，难以得到更小尺寸、更多活性位暴露的氮化物，阻碍其OER性能的进一步提升。 /p p 　　近日，中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究团队研究员张铁锐课题组采用“一石二鸟”的策略，通过引入钴氮共掺杂碳载体(Co,N-CNF)，有效减轻Ni3FeN在高温合成过程中的团聚问题，从而缩小其尺寸至14nm 同时Co,N-CNF本身具备优良的ORR性能。因此，Ni3FeN/Co,N-CNF复合物的OER性能明显优于贵金属IrO2，ORR性能超过商业化Pt/C，该双功能催化剂可实际应用于可逆锌空气电池，并在高电流密度(50 mA cm-2)下长时间稳定工作。该策略为设计和合成多功能催化剂提供了新思路，可广泛应用于金属空气电池、可充放电式燃料电池、全分解水以及其他能源领域。 /p p 　　研究结果以3D Carbon Nanoframe Scaffold-immobilized Ni3FeN Nanoparticle Electrocatalysts for Rechargeable Zinc-Air Batteries’Cathodes为题发表在Nano Energy上。 /p p 　　研究工作得到科技部国家重点基础研究计划、国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目、国家“万人计划”-青年拔尖人才支持计划、中科院战略性先导科技专项(B类)等的支持。 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/9fe2701e-b381-4d1d-a592-676044849fe8.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong Ni3FeN/Co,N-CNF复合物应用于可逆锌空气电池 /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp 论文链接：3D Carbon Nanoframe Scaffold-immobilized Ni3FeN Nanoparticle & nbsp Electrocatalysts for Rechargeable Zinc-Air Batteries’ Cathodes /p

据悉，截至目前全国已有21省公布了十四五能源规划，其中的16个省份以已明确的新增装机目标（包括光伏在内的各类新能源）合计超过258GW。反映在A股上，光伏产业链上下游企业频频利好，在能源、环保产业方面的热度更是居高不下。能源和环保是国民经济发展的重要基础，也是“十四五”规划的重要领域之一。“十四五”规划和2035年远景目标纲要中提出，要构建现代能源体系，加快发展非化石能源，大力提升风电、光伏发电规模，建设一批多能互补的清洁能源基地，将非化石能源占能源消费总量比重提高到20%左右。此前，生态环境部应对气候变化司司长李高表示，在“十四五”“十五五”期间，我国将持续优化风电和太阳能发电发展布局；加强新能源发展政策协同，降低新能源非技术成本，充分保障推行风电和光伏发电平价上网等。两会期间，财政部在《关于2020年中央和地方预算执行情况与2021年中央和地方预算草案的报告》中指出，要加强生态环保，以推动实现碳达峰、碳中和为契机，加快调整优化产业结构和能源结构，2020年我国可再生能源发电装机达到了9.34亿千瓦，要进一步扩大可再生能源装机规模，培育壮大规模达数万亿元的节能环保产业。而作为光伏发电的核心元件，太阳能电池的稳定性和光电转化效率一直是扼住产业发展的“喉咙”。基于此，仪器信息网特携手安捷伦科技，于7月29日召开“太阳能电池性能研究与检测”主网络研讨会，围绕太阳能电池性能研究进展及分析方法进行探讨，旨在促进为业内同仁提供技术创新发展、分析检验检测方面的新思路、新方法，助力碳达峰、碳中和。诚邀您的参加！一、 主办方仪器信息网&安捷伦科技（中国）有限公司二、 会议时间2021年7月29日，14:00-16:00三、 支持厂商安捷伦科技（中国）有限公司四、报告日程7月29日 太阳能电池性能研究与检测14:00—14:35混合离子钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性提升的方法杨智西安交通大学副教授14:35—15:20太阳能电池研究与应用中各组件光学与化学性能检测蒋龙平安捷伦 产品经理15:20—15:55钙钛矿太阳能电池稳定性的提高魏静北京理工大学特别副研究员五、参会方式免费参会，点击图片报名扫码加入大会交流群

电池的超快充电特性对于便携式电子设备和电动汽车等储能设备至关重要。然而，受限于传统离子穿梭模型，电化学储能器件的倍率性能难以实现新的突破。近日，武汉理工大学麦立强教授团队与新西兰奥克兰大学王子运教授、美国阿贡国家实验室Khalil Amine院士、浙江大学陆俊教授合作，提出了一种基于Zn2+催化水裂解及其产物*OH存储为主导的电池快充机制，通过氮化钒与ZnSO4的最优化组合，实现了超高的倍率性能。相关研究成果以“Zn2+-mediated catalysis for fast-charging aqueous Zn-ion batteries”为题发表在《Nature Catalysis》上。这是武汉理工大学首次以第一完成单位在《Nature Catalysis》上发表的高水平研究论文。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-024-01169-6 成果简介本工作提出了一种基于催化机理实现的超快充储能模型。与传统离子穿梭模型的行为不同，催化储能模型的核心是水裂解过程中*OH的吸脱附，通过调节溶剂化的金属离子和固体正极对水裂解的作用，实现了超高倍率的*OH存储。这项工作为为开发高功率、高安全的储能系统提供了新的理论基础和技术路径。论文内容近年来，具有超快充特性的水系锌离子电池（AZIBs）吸引了广泛研究和关注。然而，其底层储能机制尚未得到充分解释。具体而言，在传统的离子穿梭理论中，阳离子在正负极材料之间及电解液中穿梭实现充放电。根据这一理论，电池充电速率与阳离子的电荷半径比（q/r）相关。通常，较高的q/r值会导致较高的固相迁移势垒和水合焓。前者使得离子难以在电极材料内部扩散，后者使其难以穿过电极-电解液界面。因此，该理论预测下Zn2+的动力学应慢于Li+和Na+等单价离子。反常的是，AZIBs报道的倍率性能远超其他单价和多价金属离子，表明可能存在未被揭示的电荷存储机制。研究表明，AZIBs的高倍率性能通常与H+/H2O/OH-的嵌入/赝电容行为相关，但这些物种存在于所有水系金属离子电池（AMBs）中，并非AZIBs独有，因此，Zn2+可能在增强H+/H2O/OH-存储方面发挥了独特作用。H+/H2O/OH-也是电催化研究中的关键物种，且电催化中的反应速率远超电池中的反应速率。鉴于*OH吸附行为在析氧反应（OER）、氧还原反应（ORR）及AZIBs中具有共性，基于水裂解及*OH吸脱附的电荷存储可能解释AZIBs的高倍率性能。在Zn2+的帮助下，水裂解及*OH吸脱附的动力学显著加快，提供了不同于传统离子穿梭模型的快充机制。电极（E）和溶剂鞘中的金属离子（M）对水的吸附行为显著影响其裂解反应速率和产物，本工作调控了E-H2O和M-H2O之间的协同作用以实现更高的速率。DFT计算结果表明，E和溶剂化的Mn+对于水裂解活性的影响可以分别通过它们的d带中心和离子电负性进行量化。基于此，本工作定义并计算了大量正极材料和溶剂化Mn+上的OH吸附能，将水裂解活性与电极材料（ΔGOH(E)）和溶解金属离子（ΔGOH(M)）对OH的吸附能进行了组合对比。结果显示了两个不同的区域：强吸附区域和适度吸附区域。前者可能导致金属氧化物或氢氧化物的形成，而后者在正极材料和金属离子对OH的吸附能力之间达到了更好的平衡。VN位于适度吸附区域中心，展示了最佳的吸脱吸平衡和快速的水裂解动力学。因此，VN与Zn2+的组合有望实现最佳水裂解活性。常规VN在水中和空气中极易氧化，从而打破模型预测的最佳VN-Zn2+平衡。通过构筑的三维多孔还原氧化石墨烯气凝胶限域VN纳米簇，本工作成功合成了模型预测的纯VN（VN@rGO）。使用水系ZnSO4电解液时，VN-Zn2+组合主要通过水解离生成的OH的可逆吸脱附有效完成了存储过程。实验结果确定了Zn2+-VN组合提供了接近最优的OH吸脱附过程，实现了快充性能——在300,000 mA g-1的高电流密度下容量达到577.1 mAh g-1。图文导读图1. 水系锌离子电池性能反常及催化储能模型图2. 理论预测与最优化正极材料/电解液金属阳离子筛选图3. 模型预测的纯VN@rGO构筑图4. 水裂解及*OH储能机理图5. 高倍率、长循环电化学性能通讯作者简介麦立强，武汉理工大学首席教授，博导，副校长，国家杰青（2014），长江学者（2016），“万人计划”领军人才（2016），国家重点研发计划首席科学家，英国皇家化学会会士（2018），中国微米纳米技术学会会士（2022），中国化学会会士（2023）。材料化学与功能材料领域知名专家，长期从事新能源材料与器件科学技术及应用研究，构筑了国际上第一个单根纳米线器件电子/离子输运原位表征的普适新模型，建立了调控电化学反应动力学的“麦-晏”场效应储能等电子/离子双连续输运理论，突破了储能材料与器件的批量化制备技术，并实现成果转化与应用。在Nature（3篇）、Science（1篇）等刊物发表SCI论文610余篇，其中以第一或通讯作者发表Nature 2篇、Nature子刊及Cell子刊24篇，SCI他引1000次以上1篇、800次以上5篇、400次以上20篇，高被引论文117篇，热点论文26篇，SCI总他引5.6万余次，撰写中文专著2部、英文专著2部、英文专著章节2部，参编《中国材料科学2035发展战略》1部。获授权国家发明专利148项，其中28项专利与华为等31家企业进行产学研成果转化与应用。主持国家重大科研仪器专项等国家级项目30余项。以第一完成人获国家自然科学二等奖、何梁何利基金科学与技术创新奖、国际电化学能源科学与技术大会卓越研究奖（每年仅2人）、国际车用锂电池协会卓越研究奖、国家教学成果二等奖、教育部/湖北省自然科学一等奖（3项）和中国材料研究学会技术发明一等奖，连续五年入选科睿唯安全球高被引科学家。王子运，新西兰奥克兰大学副教授、计算化学家。2015年博士毕业于英国女王大学，师从胡培君院士。先后在斯坦福大学（合作导师 Jens K. Nø rskov院士）和多伦多大学（合作导师Edward H. Sargent院士）从事博士后研究，主要研究方向包括二氧化碳电还原的理论计算、人工智能辅助多相催化设计和表面微动力学。以通讯作者或（共同）第一作者发表文章40余篇，其中Nature 2篇，Nature Catal. 5篇，Nature Energy 1篇，Nature Commun. 3篇， J. Am. Chem. Soc. 7篇。文章被引10000余次，H因子45，入选斯坦福大学全球前2%顶尖科学家榜。 Khalil Amine 研究员，美国阿贡国家实验室高级院士，美国国家研究领事成员，ABAA（先进的动力汽车用锂离子电池国际例会，2009年创立）的创始人和主席，《Nano Energy》期刊副主编。目前已发表学术论文400余篇，被引近3万次。陆俊，浙江大学讲席教授，国家级高层次人才。2000年毕业于中国科学技术大学，获得学士学位；2008年毕业于犹他大学，获材料科学博士学位。回国前任美国阿贡国家实验室化学研究员（终身教授）。研究领域聚焦在高性能正极/负极材料、先进表征技术、锂金属电池、锂硫电池、锂空电池、下一代电池技术以及电池回收等方面，主持或参与了储能电池电极材料及其关键技术、催化材料设计与合成等多个研发项目，以通讯作者/第一作者发表SCI收录论文超过500篇，其中包括Science、Nature及其子刊Nature Energy、Nature Nanotechnology、Nature Catalysis、Nature Review Materials、Nature Communications共计超过60篇，论文总引用数超过60000次，H指数超过137；在2018&minus 2022年连续入选科全球高被引科学家，尤其是2021-2022年连续在材料科学和化学双学科领域入选，专利超过20项；担任ACS Applied Materials & Interfaces副主编，电化学协会（ECS）电池分部成员，国际电化学能源科学院副委员和董事会委员，荣获电化学能源存储与转换领域内20多项重要奖励，包括全球百大科技研发奖（2019, R&D 100 Award，即美国科技界的“奥斯卡”创新奖）、美国电化学会电池分会技术奖（Battery Division Technology Award, ECS, 2022）、美国化学会能源与燃料部（ENFL）电化学储能杰出研究员奖（2022）、国际电池材料协会（IBA）杰出研究奖（2022）。

仪器信息网讯 8月17日，欧盟官方公示满20天的《欧盟电池和废电池法规》（下称《欧盟电池法》，法规全文见文末附件）正式生效。核心要点：谁生产谁回收、谁进口谁回收。《欧盟电池法》对生产者责任延伸、电池回收管理、数字电池护照等提出更高要求，明确自2027年起，动力电池出口到欧洲必须持有符合要求的“电池护照”，记录电池的制造商、材料成分、碳足迹、供应链等信息。这将对中国动力电池企业出口欧洲产生重大影响。《欧盟电池法》生效利好科学仪器行业。新法规对电池回收、碳足迹、电池护照要求升级背后，科学仪器测试技术支撑作用突显，新法规文件中，“测试”一词出现达82次。如法规文件附件五的安全参数部分，依次对热冲击和循环、外部短路保护、过冲保护、过放电保护、过温保护、热传导保护、外力引起机械损伤、内部短路、热滥用、着火试验、气体排放等相关测试项目进行了描述。且多个测试项目明确要求需采用最先进的测试技术或测试仪器设备。《欧盟电池法》对于投放到欧盟市场的所有类型电池(除用于军事、航天、核能用途电池)提出了强制性要求。这些要求涵盖可持续性和安全、标签、信息、尽职调查、电池护照、废旧电池管理等等。同时，新电池法详细规定了电池以及含电池产品的制造商、进口商、分销商的责任和义务，并建立了符合性评估程序和市场监管要求。据华泰证券分析，《欧盟电池法》对我国产业链或将带来三方面影响：第一，碳排放的相关要求或将强制出口企业进行零碳转型，在生产技术上将向着高效低能耗、环保低碳等方向进行革新 第二，有望倒逼国内回收体系完善，长期将带动国内产业链的绿色转型，推进行业的可持续发展。回收要求趋严或利好已和海外厂商合作布局回收的企业 第三，电池护照旨在确保供应链的透明度，出口企业将面临护照数据库建设、护照管理系统维护及国际统一标准构建等挑战。《欧盟电池法》目录一览：第1章 一般规定第2章 可持续性和安全性要求第3章 标签、标记和信息要求第4章 电池一致性第5章 合格评定机构的通知第6章 第七、八章以外经营者的义务第7章 经济运营商在电池尽职调查政策方面的义务第8章 废电池管理第9章 数字电池护照第10章 第十章联合市场监督和欧盟保障程序第11章 绿色公共采购和修订限制的程序第12章 授权和委员会程序第13章 修正案第14章 最后条款附件1对物质的限制附件2碳足迹附件3通用便携式电池的电化学性能和耐久性参数附件4 LMT电池、容量大于2kWh的工业电池和电动汽车的电化学性能和耐久性要求附件5安全参数附件6标签、标记和信息要求附件7确定电池健康状态和预期寿命的参数附件8合格评定程序附件9欧盟一致性声明编号(申报的识别号)附件10原材料和风险类别清单附件11废旧便携式电池和废旧LMI电池收集率的计算附件12储存和处理，包括回收，要求附件13电池护照中应包含的信息附件14废旧电池装运的最低要求附件15相关表附：欧洲电池法规Battery regulation approved by EU Parliament.pdf

2月23日凌晨，南京市一居民楼发生火灾致15人死44伤，伤亡惨重。据通报，经初步分析，火灾是由6栋建筑地面架空层停放电动自行车处起火引发。这次事故再次引起公众对电动自行车停放和充电安全的强烈关注。据国家消防救援局统计，2023年全国共接报电动自行车火灾2.1万起，锂电池是主要的燃烧源或爆炸源。由于我国缺少电动自行车锂电池强制性标准，导致锂电池质量参差不齐，电动自行车安全事故频发。为从源头防范电动自行车质量安全事故的发生，强制性国家标准体系的完善刻不容缓。据央视财经《经济信息联播》栏目报道，2022年由工业和信息化部组织起草的强制性国家标准《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》已经完成了起草和征求意见阶段，目前正处于审查阶段。中国电子技术标准化研究院安全技术研究中心副主任何鹏林是工信部锂离子电池及类似产品标准工作组组长，同时也是这项国家标准的主要起草人之一。他介绍道：按照项目计划，这项强制性国家标准将于今年发布。本标准将填补国家层面对电动自行车用锂离子电池安全质量监管的技术依据空白。标准发布以后，按照《中华人民共和国标准化法》的规定，不符合强制性标准的产品、服务，不得生产、销售、进口或者提供。据《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》征求意见稿编制说明，该标准规定了电动自行车用锂离子蓄电池单体和电池组的安全要求和试验方法，适用于符合GB17761规定的电动自行车用锂离子蓄电池单体和电池组。主要检验项目包括：电池安全项目:过充电、过放电、外部短路、热滥用、针刺；电池组机械安全项目：挤压、机械冲击、振动、自由跌落、提手强度、模制壳体应力等；电池组电气安全项目：强制放电、过充电保护、过流放电保护、短路保护、温度保护、绝缘电阻、静电放电等；电池组环境安全项目：低气压、高低温冲击、浸水、盐雾、湿热、阻燃性等；人身安全项目：热扩散。其中，首次在电动自行车用锂离子蓄电池标准中引入人身安全相关项目。热扩散项目参考GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》标准。电池单体发生热失控时热量会通过不同方式传递到相邻电池单体，单个电池热失控可能传播到周围的电池单体，引起连锁反应，热扩散时形成的烟雾、火灾和爆炸直接威胁电动自行车驾乘和使用人员安全。该项要求旨在考核电池热扩散控制能力，为预警和驾乘人员安全提供保障。标准要求电池组发出报警后5min内不能起火爆炸。

近年来，磁共振技术已被广泛应用于包括锂/钠离子电池、燃料电池和超级电容器的电化学储能体系研究中，新能源汽车电源中的锂离子电池和有望作为规模化储能电池的钠离子电池更是大热的研究重点。然而不论哪种电池材料都面临着无法回避的“天花板”，如锂资源储量有限问题，成本问题，如何实现充电速度更快、能量密度更大等技术指标问题等… … 这些都需要科研人员的不懈努力和更精密准确的仪器加持。 日前，仪器信息网编辑特别采访了华东师范大学胡炳文研究员，请胡老师为大家介绍磁共振技术是如何助力电池领域科学研究的。 胡炳文，现任华东师范大学物理与电子科学学院研究员，上海市磁共振重点实验室副主任，国基优青项目获得者，紫江优秀青年学者，任《波谱学杂志》青年编委。主要研究领域为磁共振及其在电池领域中的应用，开发了SHANGHAI、SHA+、RFDF-XY8-4-1等固体核磁共振脉冲序列，开发了锂电池体系的in situ NMR、in situ EPR和in situ EPR Imaging方法。从NMR到电池 在应用中寻找突破仪器信息网：胡老师，首先请介绍一下您目前的研究方向以及为什么会选择这样的方向？胡炳文：目前我们课题组主要是用核磁共振（NMR）和顺磁共振（EPR）这两种磁共振技术作电池领域的研究，包括锂离子电池和钠离子电池两大类别。我在留法读博期间主攻核磁共振方法学的开发，回国后一开始并没有改变研究方向，开发了很多方法如SHANGHAI、SHA+等。但工作中逐渐面临一个问题：硕士生很难在短时间内学会核磁方法学并做出科研成绩。经过调研，我发现国内做“电池-核磁共振”的研究比较稀缺，于是慢慢就开始学做一些电池研究，从电解质到负极再到正极。我的导师JP爱聊天，视野宽。他多次告诉我，法国5个国家级核磁共振研究中心的研究方向都有独到的侧重点；中国这么大，国家级核磁共振研究中心布局少了一点，且多半在催化和生物方向上，应避开这些方向，做点别的方向。JP在40岁时大幅度改行，他也一直鼓励我大幅度改行，追求“独到的有侧重的新方向”。在接触电池领域一段时间后，我发现核磁共振技术远远不够，还需要顺磁共振技术的结果支撑。于是，课题组在2016年向布鲁克申请了一台 Demo仪器，后来又购买了布鲁克 E580 连续波/脉冲电子顺磁共振波谱仪，我们慢慢挖掘顺磁共振的优势，在不断的学习摸索中用顺磁共振技术来研究电池体系，最终就形成了核磁共振、顺磁共振与电池这样一种交叉融合的方向。仪器信息网：磁共振技术是什么时候应用到电池领域的？相较于其他的分析仪器，磁共振技术的特点在哪儿？胡炳文：当前，国内将磁共振技术应用到电池领域的课题组是不多的，我所了解到的大概有3-5个课题组。国际上，核磁共振进入到电池研究领域大概是在2000年左右，2010年我回国后就开始做相关研究。顺磁共振技术在电池领域的应用在很长一段时间内零零星星、不受重视，顺磁共振应用的真正起步是在2015年左右，相较于核磁共振技术是比较晚的，我们课题组在这方面基本是跟国际同步开始的，即2016年开始进入这个领域。相较于其他分析仪器，核磁共振跟顺磁共振在电池研究中有很多独到的地方。核磁共振是一个宏观的科学工具，能获得较全面的元素信息，而其他如TEM只能得到元素的局部信息，对全局缺乏理解。核磁共振主要研究Li、Na、O，对这些元素的区分度也比其他分析技术都要强。比如判断在NaLiMnO2电池中Li离子的位置，用核磁共振的方法可以最为直接地得出Li离子到底在钠层还是在其他某层。顺磁共振对元素价态的区分能力非常强。在对V的体系进行测试的时候，同步辐射技术是目前使用最多的，可以非常明显的观察到V4+、V5+的变化，但V3+的一点变化并不容易区分。可是，在顺磁共振图谱中却可以非常明显地辨别出V3+，这就是顺磁共振的“厉害之处”。仪器信息网：您感觉磁共振技术在电池能源领域的应用前景怎么样？胡炳文：应该说磁共振技术在电池领域的应用前景是非常光明的。核磁共振和顺磁共振技术提供的信息相互补充，可以呈现完整的电池材料信息。实际上，电池有一个独特的行为即“局部非晶化”，阳离子电池材料有一些地方是无序性的，这种无序的结构在其他大部分的技术中并不能得到很好的解释，而核磁共振跟顺磁共振却能很好地解释这个现象。另外，电池的内外结构是很不一样的，所以无论从相变的角度还是无序化的角度，磁共振技术都有其不可替代的作用。这里值得说明的是，使用磁共振，不排斥使用同步辐射、TEM等技术，技术之间可以得到互补的一些信息。不断挖掘 EPR或更具潜力 仪器信息网：您实验室目前有几台磁共振仪器，分别是什么时间购置的，哪一台是您当前科研的主力仪器？胡炳文：我们实验室的核磁仪器都是固体核磁谱仪，300MHz、400MHz各一台，600MHz谱仪两台，大概在2010-2014年购置的；顺磁共振谱仪是2018年开始购置的，目前顺磁共振是我们实验室的主力仪器。仪器信息网：您基于这台布鲁克 E580顺磁共振波谱仪开展了哪些研究工作，产出了哪些亮眼的成果？ 胡炳文：我们刚刚发表在JPCL上的那篇文章，就是顺磁共振在NaCrO2体系中的独到应用，顺磁技术可以观察到其他技术不易观察到的Cr5+离子。使用充放电设备可以得知，低于3.7伏的时候，电池的稳定性非常好；高于3.7伏的话，很快就没有信号了。实际上，在高于3.7伏以后，Cr3+→Cr5+，而且Cr5+会溶解在电解液中，导致了性能的急剧衰减。而想要获取到这个信息，最直接、有效的工具的就是顺磁共振。结合顺磁共振成像工具，可以看到Cr离子所在的位置是在电解质里的隔膜上，这一结果直接展现了顺磁共振成像技术的极大潜力。图(a) NaCrO2体系在低于3.6V时的原位EPR图 图(b) NaCrO2体系在高于3.9V时的原位EPR图我再稍微透露一些即将发表的研究成果：原位顺磁共振是研究Li离子在铜片上沉积过程的有效分析手段，分辨率远高于磁共振成像（MRI），这点令我非常兴奋；另外，通过原位EPR观测锂空电池里O的变化，发现了氧化物（如Co3O4）对O2的独特作用，这有助于理解氧化物可以增强锂空电池循环性能的原因。仪器信息网：关于这台E580顺磁共振波谱仪，您的使用感受如何？当初是为什么选择了这台仪器？ 胡炳文：总体来说，E580操作方便，性能强大，可以满足先进科研的需要，售后服务也比较好。对科研来说，仪器的可配置性是比较重要的事情，布鲁克也根据我的需求，配备了L-波段，X-波段和Q-波段以及成像系统。至于选择这台仪器的原因：一方面是我们从2016年开始就租用了布鲁克的E580 Demo机做相关研究工作，到现在也有5年时间了。另一方面我所需要的Q波段和成像系统，我了解到的其他品牌的波谱仪是没有的。锐意进取：不断突破的磁共振技术仪器信息网：您感觉当前磁共振技术的发展能否满足电池研究的需求？从科研的角度出发，您期待未来的磁共振仪器向哪个方向来发展？胡炳文：用一个词叫“削足适履”，就是条件有限，只能根据仪器的功能来做相关研究。目前的磁共振技术基本能满足电池研究，我最期待快速成像功能的发展，在灵敏度更高的同时，成像速度也能更快。现在成像速度是比较慢的，过去，电池充放电是24个小时，半个小时采集一张谱图是没问题的，但是现在电池充放电的时间可能只需要1个小时，就要求在几分钟的时间内呈现结果。所以如果想研究这种高速充放电的问题，就必须要有更快的成像技术与波谱技术。关于未来磁共振仪器的发展，实际上，我一直也在坚持完善仪器的相关工作。原本的硬件设计必然是一个通用的，而非专用在电池领域的仪器。我们根据现有的架构做一些局部的改动，逐渐再到独立设计一个更适用于电池研究的工具。这些工作相对来说进展可能会比较缓慢，但我始终在坚持，目标就是针对电池体系优化磁共振仪器及相关技术，保持我们在这个领域独有的优势。仪器信息网：目前国家正在大力发展新能源领域，电池行业也是非常热门，能跟我们分享一下您未来的工作计划吗？胡炳文：未来，希望通过核磁共振跟顺磁共振技术相结合，找到电池领域痛难点产生的根源。比如说我们现在用的阳离子无序正极材料，通过顺磁共振的研究，发现了内部锰离子的聚集是性能衰减的核心因素，在理解了它为什么性能会衰减之后，再去做一些改性的工作就比较得心应手了。虽然核磁共振技术应用相较成熟，但是我们课题组还在不断地挖掘更多的应用。顺磁共振应用的时间并不长，很多技术还没有应用起来，所以近几年，我更愿意花时间来研究顺磁共振技术，再应用到电池体系中。在全球范围来说，顺磁共振和顺磁共振成像技术的应用都是非常稀缺的，因此这也将是我未来的一个工作重点。

锂离子电池广泛用于手机、相机、玩具等小型电子设备以及混合动力汽车和电动汽车中。锂离子电池由阴极、阳极、隔膜和电解质组成，其中构成阴极和阳极的粉末状材料往往通过粘合剂保持聚集状态。无论是现有锂电池的各部分材料、工作性能，还是新型锂电池的开发，原子力显微镜均深入应用其中。01隔膜材料的工作状态下的孔隙变化目前最常用的隔膜材料是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或者两者的混合物。制作工艺有干法和湿法两种，制作过程又包括流延、拉伸、定型等步骤。工艺和过程都会影响隔膜的孔隙孔径、孔隙率等。常用的观测方法是扫描电镜法，但是因为PE、PP都是绝缘材料，会形成严重的荷电效应，导致观察图像失真。因此，原子力显微镜是非常合适的观察工具。对于锂电池隔膜，除了常温下的孔隙结构，还需要测试孔隙在不同温度下的变化。因为当电池体系发生异常时，温度升高，为防止产生危险，隔膜需要实现在快速产热(温度120～140℃)开始时，因热塑性发生熔融，关闭微孔，隔绝正极与负极，防止电解质通过，从而达到遮断电流的目的。岛津原子力显微镜具备完善的环境控制功能。使用样品加热单元从室温梯度加热到125°C和140°C，并观察其表面形状。范围为5μm×5μm。随着温度的升高，可以看到由于隔膜熔化，孔隙逐渐收缩。对于该实验，使用岛津专门设计的环境控制舱既可以在真空环境下进行，也可以完全模拟锂电池内部的温度/湿度/电化学环境进行。02锂电池正极材料工作状态观察为了保证电极具有良好的充放电性能，通常加入一定量的导电剂，在活性材料之间、活性材料与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率。锂电池粘结剂是一种将活性材料粘附在集流体上的高分子化合物。专门用于粘结和固定电极活性材料，增强电极活性材料与导电剂以及活性材料与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片的结构。另一方面，正极中的三种主要物质的分布状态和工作状态决定了锂电池的充放电性能。最常遇到的不利情况包括不导电的粘结剂对活性材料的包裹导致无法参与反应，活性材料颗粒的碎裂导致隔离于反应体系，粘结剂/导电剂分散不均导致一些区域间隙过大使活性材料隔离于反应体系。在这些情况下活性材料成为死的活性材料，不再参与电极反应。正极中各组分存在状态为了更全面地分析，需要结合多种仪器进行。本实验使用EPMA电子探针微量分析仪(EPMA-8050G)测量正极的元素分布，使用原子力显微镜(SPM-9700HT)观测表面电流分布状态。通过比较EPMA和SPM相同区域图像来评估正极表面各种组分的工作状态。比较EPMA和SPM在相同区域的分析结果。图1至图3示出了EPMA数据，图4至图6示出了SPM数据。在EPMA结果中，图1是成分图像(COMPO)，图2是C和F分析的叠加图像，图3是Mn、Co、Ni和O分析的叠加图像。因为导电剂和粘结剂都含有C，图2中C的位置是导电剂和粘合剂，因为只有粘合剂（PVDF）含有F，因此F的位置是粘合剂。图3中Mn、Co、Ni和O的重叠位置是活性材料。在SPM图像中，图4是SPM获得的表面形貌图像，图5是低偏压激励下小电流分布图像，图6是高偏压激励下大电流分布图像。结合图4和图2，对比可知道活性材料的分布与形貌；结合图2，可认为图5中电流区域为导电剂；同时对比图5和图6，从图5中扣除图6的大电流区域，可认为其他小电流区域为活性材料，即活性材料A区域。但是结合图5和图3，可发现有些活性材料在偏压激励下并没有电荷移动（形成电流），因此可判断，未形成电流的活性材料可能是被不导电的粘合剂包裹，或者因破碎和间隙被隔离于反应体系，无法参与充放电，即活性材料B区域。由此实验可见，对于锂电池的研究，结合元素分析工具（EPMA）和电流分析工具（SPM），既可以了解到各种组分的分布，还可以深度了解各个部分的工作状态及可能的失效原因，为深入理解锂电池的工作原理与过程提供可行实验方案。03新型负极材料的开发最常用的负极材料是石墨，但近年来硅(Si) 因其理论容量高于石墨而被视为下一代负极材料。但是由于Si负极材料在充放电过程中随着Li离子的进出而显着膨胀和收缩，因此Si材料的短板是容易破裂且寿命短。为了弥补这个问题，需要选择合适的硬粘合剂以牢固地粘合Si材料。我们设置了两种环境观察Si负极材料的不同，一种是现实中锂电池使用的电解液，另一种是N2气体环境。样品由附着在玻璃基板上的三种聚丙烯酸粘合剂(1)、(2)和(3)组成。在电解液环境为(A)，N2气环境为(B)中进行观察。(A)将样品在含有1mol/LLiPF6的碳酸二甲酯(DMC)和碳酸亚乙酯(EC)的混合溶液中浸泡24小时。24小时后进行观察，同时样品仍浸入电解液中。(B)将上述样品置于密闭环境控制室中，用N2置换室内气氛后，在N2气体中进行观察。实验结果如上图所示。(A)在电解液中的样品(1)上观察到约10nm的突起，而样品(2)和(3)都是平坦的。该结果表明样品（粘合剂）（2）和（3）均匀分布在电解液中。(B)在N2气体中观察时，样品(1)和(2)是平坦的，但在样品(3)上观察到20nm的突起。该结果不同于在电解质中观察到的结果，并证明了在实际用例环境中进行测量的重要性。04固态锂电池开发研究目前的锂离子电池内部使用有机溶剂电解液，在制作、运输、使用过程中电解液可能泄漏，从而造成燃爆事故。而固态电池是采用固态电解质的锂离子电池，不含有任何液体。相比传统的液态锂离子电池，固态电池首先安全性能高，固体电解质取代可燃的液体电解质，有望克服锂枝晶的产生；其次能量密度高，负极可采用锂金属负极，极大提高能量密度；再次循环寿命长，可避免液体电解质再充放电过程中持续形成和生长固体电解质界面膜，理论上循环寿命可提高10倍以上；此外，固态电池电化学窗口宽达5V，高于液态锂离子电池的4.25V，适用于高电压正极材料；最后，固态电池无废液，处理相对简单，回收更加方便。当然，固态电池技术也存在一些很棘手的问题。粉体颗粒在电池充放电循环中会发生体积膨胀与收缩，由于不含有液体，因此颗粒与颗粒之间、层与层之间容易产生缝隙，带来接触不良，影响离子和电子的传输，电池内阻就会增加，在充放电过程中就会发生极化问题，导致倍率性能下降。因此，对固态电池的测试，除了要观察其形貌外，更重要的是获得表面形貌与其导电性之间的联系，分析不同形态与聚集状态对其工作状态的影响。为此，设定实验对两种固态电池材料进行分析，分别是钴酸锂（LiCoO2:以下称为LCO）和钛酸（Li4Ti5O12:以下称为LTO）。为了模拟固态电池内部工作环境，使用环境控制舱调节气氛，氧气0.7ppm或更少，水蒸气0.75ppm或更少。30微米范围内LCO形貌图像与电流分布图像30微米范围内LTO形貌图像与电流分布图像30微米LCO形貌图像和30微米LTO形貌图像均显示出2μm左右的高度差，并且表面粗糙度(Sa)分析显示，二者分别为341.5nm和333.6nm，非常相近。在LCO中还发现了几个缺口。相比之下，在LTO中没有发现间隙，表面较为完整。在30微米LCO电流分布图像中，表面电流分布不均匀，在41.7%的面积上检测到电流（使用颗粒分析软件分析）。在30微米LTO电流分布图像中，没有检测到电流，可能的原因是在未充电状态下LTO具备高电阻特性。5微米范围内LCO形貌图像、电流分布图像、粘性力分布图像5微米范围内LTO形貌图像、电流分布图像、粘性力分布图像5微米LCO形貌图像显示该电极材料中的晶粒尺寸约为2-5微米左右，并且它们之间存在间隙。同时也存在几百纳米大小的颗粒，如箭头所示。LTO形貌图像显示电极材料为板状晶体结构，箭头所示。在5微米LCO电流分布图像中，可发现电流在黄色虚线的左右两侧明显不同。对比5微米LCO形貌图像，可推测黄色虚线是裂缝的边界。此外，很明显箭头所指的几个几百纳米大小的晶粒处没有电流。推测其原因是这些颗粒因破碎脱落隔离于其他材料，未能形成电流通路。在5微米LTO电流分布图像中依然没有检测到电流。对比以上图像发现，5微米LCO粘性力图像与5微米LCO高度图像(e)和5微米LCO电流图像中的分布相关。同时5微米LTO粘性力图像与5微米LTO高度图像中的板状晶体（箭头所示）分布相关。通常，粘性力被认为是由毛细力、范德华力或样品表面水膜导致的电荷聚集引起的。然而，在本次测量中，水蒸气浓度为75ppm或更低，因此毛细力的影响很小。所以，粘性力图像可能代表范德华力或电荷力，这两种力可被用于展示电极材料的组成分布。根据上述信息，很可能LCO电流分布反映了材料的成分分布，并且电流的路径受晶粒之间的裂纹或间隙影响。LTO在这种情况下无法获得电流图像，可尝试充电以降低其内阻，然后进行测量。由以上案例可知，原子力显微镜可以广泛适用于现行的锂电池材料测试，同时在各类新型电池的研发中，也具备非常重要的作用。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

Hexagon计量产业集团推出全球首款电池驱动式IP54防护标准的绝对激光跟踪仪　　 　　新型Leica绝对激光跟踪仪AT401集合多项全球首创技术特点：1. 全球首款可由电池驱动、实现无线操作的激光跟踪仪；2.全球第一款具备IP54防护标准(防尘，防水…)认证的激光跟踪仪；3.极致轻便小巧，在同类产品中重量最轻；4.高精度大量程；5.整合了能量锁 (PowerLock)和目标自动识别(ATR)等业内先进功能，使得三维激光跟踪仪的应用操作变得空前的简易。 　　2010年4月28日，Hexagon计量产业集团宣布了Leica绝对激光跟踪仪AT401正式面市的消息。这一全新的激光跟踪仪拥有先进的电源管理系统，含两块电池，且允许电池热切换，并可以通过以太网供电运行(PoE+) 集成的WiFi，使得AT401成为一台真正的无线移动式测量机。该系统经过IP54等级认证，不受液体、焊接飞溅物、灰尘干扰，甚至适应雨中操作。 　　AT401含控制系统在内总重仅为8 KG，高度仅为29 cm，极小的外形结构使得AT401可以在大多数国际航班上作为手提行李进行运输。新型Leica 绝对激光跟踪仪AT401树立了行业便携的新标准。 　　AT401在水平和垂直轴方向都能实现无级旋转，当快捷释放把手被移走时，AT401在垂直方向的全测量范围将达到+/- 145º ，测量范围高达320m。AT401中的绝对测距仪(ADM)在其全精度认定范围内的最大测量不确定度仅为10微米，并配备多项先进的Leica工业测量技术，如能量锁(PowerLock)光束恢复、目标自动识别(ATR)、免维护Piezo驱动和重力传感器的测量级别精度水准等。 　　Leica AT401绝对激光跟踪仪推动了激光跟踪仪在尺寸、重量、量程、精度和可操作性等多方面的进步，并为激光跟踪仪的精度设立了新标准。目前，激光跟踪仪已经广泛分布于航空航天、工程机械、风电、水电、船舶行业及关注大部件和远距离的科学研究中，而Leica AT401绝对激光跟踪仪的创新将会在此基础上大大拓展激光跟踪仪的应用范围。 　　关于Hexagon计量产业集团 　　Hexagon计量产业集团隶属于Hexagon AB集团，其麾下拥有全球领先的计量品牌，如Brown & Sharpe、CE Johansson、CimCore、CogniTens、DEA、Leica工业测量系统 (计量分部)、Leitz、m&h、Optiv、PC-DMIS、QUINDOS、ROMER、Sheffield、Standard Gage和TESA。Hexagon计量产业集团代表着无可匹敌的全球客户群，数以百万计的坐标测量机(CMMs)、便携式测量系统、在机测量系统、光学影像测量系统和手持式量具量仪，以及数以万计的计量软件许可。凭借精密的几何量测量技术，Hexagon计量产业集团帮助客户实现制造过程的全面控制，确保制造的产品能够精确的符合原始设计的需要。该集团为全球客户提供测量机、测量系统以及测量软件，并加之以完善的产品技术支持和售后增值服务。更多信息请登录www.hexagonmetrology.com.cn 　　海克斯康测量技术(青岛)有限公司 　　地址：青岛市株洲路188号 邮编：266101 　　电话：0532-8089 5188 传真：0532-80895030 　　网址：http://www.hexagonmetrology.com.cn 　　E-mail：info@chinabnsmc.com

日前，为了进一步提高电动自行车锂电池质量安全谁，工业和信息部组织起草了《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》（GB 43854—2024）。从此，电动自行车的锂电池有了强制性国标。在我国城市街头，电动自行车社会保有量超过3.5亿辆，是千家万户的重要出行工具，超过20%的电动自行车配备了锂电池。锂电池在我们的生活中无处不在，带来了前所未有的便利，也隐藏着一些鲜为人知的威胁——那就是锂电池的产气行为。锂离子电池在正常使用过程中，由于电解液的氧化还原反应、正负极材料分解以及SEI膜分解等多种因素，可能会产生一定量的气体。这些气体在电池内部积聚，虽然初期可能不会对电池性能产生显著影响，但随着时间的推移，它们却可能成为潜在的“定时炸弹”。因此，为避免锂电池产气带来的潜在危害，我们需要深入研究产气行为规律，积极探索电池安全技术，并致力于开发更高品质的锂电池产品。（锂电池的产气成分研究）1、电池产气导致电池内部压力升高当压力超过电池外壳的承受极限时，电池可能会发生膨胀、泄漏甚至爆炸。这样的后果不仅可能损坏设备，更可能对用户造成人身伤害。（手机锂电池膨胀形变）2、电池产气影响电池性能和寿命由于产气行为的存在，电池内部有效空间被压缩，导致锂离子传递速度减慢。这不仅会降低电池的放电速率和能量密度，还会增加电池阻抗，电池更容易发热。日积月累，电池性能会加速衰减，寿命大大缩短。3、电池产气对环境造成污染虽然这些气体在正常情况下不会大量释放到环境中，但在电池损坏或回收处理不当的情况下，可能会泄漏到大气或水体中，对生态环境造成不良影响。面对这些潜在威胁，如何减少锂电池产气风险？1、源头上控制气体产生电池制造商通过不断优化生产工艺和材料配方，减少电解液和正负极材料中可能产生气体的杂质和残留物。同时，加强电池外壳的密封性和耐压能力也是必不可少的措施。2、注重电池保养和维护避免过充、过放和高温环境等恶劣条件对电池造成损害。此外，定期检查和更换老化的电池也是保障安全的重要手段。3、加强电池回收和处理建立健全的电池回收体系和处理机制可以最大限度地减少废旧电池对环境的影响和潜在危害。避免危机电池流入市场，引发安全事故。（锂电池热失控）《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》规定了电动自行车用锂离子蓄电池单体的安全要求，从电气安全、机械安全、环境安全、热扩散、互认协同充电、数据采集、标志等7个方面入手，从源头上提升锂离子蓄电池的本质安全水平。强制性新国标出台意味着市场需要更安全的锂电池产品。多个方面入手加强管理和控制减少气体产生的风险保障锂离子电池的安全和可靠性。通过专业测试仪器，了解电池在不同阶段的产气速率与产气总量，获取电池性能、质量和环境影响的重要信息。 （GPT-1000原位产气量测定仪）武汉电弛新能源有限公司推出了GPT-1000原位产气量测定仪，可实时、在线、连续、原位监测电池的产气行为，包括产气量和产气速率等参数，实现化成产气、过充产气、循环产气、存储产气等各阶段产气行为研究。GPT-1000原位产气量测定仪应用广泛，满足软包电池、方形/硬壳电池、圆柱电池、固态电池、钠电池等测试需求。

&bull Inara Aguiar美国能源部 (DOE) 布鲁克海文国家实验室的研究人员采用电解质添加剂来改善高能量密度锂金属电池的功能。通过在分隔电池阳极和阴极的电解液中添加硝酸铯，锂金属电池的充电速率显着提高，同时保持较长的循环寿命。锂金属电池具有锂金属阳极，而不是锂离子电池中存在的石墨阳极。“锂金属电池很有吸引力，因为它可以提供两倍于石墨阳极电池的能量密度，”布鲁克海文电化学储能小组的研究助理、最近发表在《自然通讯》上的论文的第一作者穆罕默德莫米努尔拉赫曼（Muhammad Mominur Rahman）解释说。“但还有很多挑战需要解决。”从左到右：布鲁克海文光束线科学家 Sanjit Ghose 与化学家 Enyuan Hu 和 Muhammad Mominur Rahman 在国家同步加速器光源 II X 射线粉末衍射光束线处。（图片来源：Jessica Rotkiewicz/布鲁克海文国家实验室）这些挑战之一是寻找能够形成有效界面的电解质。这种保护层可防止电池电极退化，是制造可与当今最先进的电池一样频繁充电和放电的锂金属电池的关键。“我们希望提高当前最先进的锂金属电池的充电速率，”拉赫曼解释道。“但我们还希望通过更具保护性的界面来稳定电池，以便它们的使用寿命更长。”电化学储能组首席研究员胡恩元和他的团队是 Battery500 联盟的成员，该联盟是多个国家实验室和大学的合作项目。该联盟的主要目标之一是制造能量密度为每公斤500瓦时的电池，这是当前锂离子电池能量密度的两倍多。通常，能够实现电池快速充电的电解质也可能与锂金属阳极发生反应。如果这些化学反应不受控制地进行，电解质就会分解并缩短电池的循环寿命。为了防止这种情况发生，布鲁克海文的科学家决定设计界面。先前的研究表明，铯添加剂可以稳定锂金属阳极。但为了提高充电速率同时保持电池循环寿命，阳极和阴极必须同时稳定。研究人员相信硝酸铯可以用于锂金属电池的这一目的。正如他们所假设的，正铯离子积聚在电池带负电的锂金属阳极侧，而负硝酸根离子则积聚在带正电的阴极上。四个光束线揭示电池行为为了更好地了解硝酸铯添加剂如何影响电解质组成和电池性能，科学家们在布鲁克海文实验室的美国能源部科学办公室用户设施国家同步加速器光源II（NSLS-II）使用了四条不同的光束线。先前的研究表明，铯添加剂可以稳定锂金属阳极。但为了提高充电速率同时保持电池循环寿命，阳极和阴极必须同时稳定。研究人员相信硝酸铯可以用于锂金属电池的这一目的。正如他们所假设的，正铯离子积聚在电池带负电的锂金属阳极侧，而负硝酸根离子则积聚在带正电的阴极上。 使用X射线粉末衍射（XPD）光束线的结果表明，硝酸铯添加剂增加了已知组分的存在，使界面更具保护性。值得注意的是，除了典型的晶体成分外，还鉴定出一种名为双（氟磺酰基）酰亚胺铯的化合物。拉赫曼强调：“这种间期成分以前从未被报道过。”。“但这不仅仅是我们的发现，”胡补充道。“这也是中间相所缺失的。”研究电池的科学家普遍认为氟化锂是良好界面的必要组成部分。令人惊讶的是，它不在那里。“我们不知道为什么它不在那里，”胡说。“但事实上，这种不含氟化锂的中间相能够实现长循环寿命和快速充电，这一事实激励我们重新审视目前对中间相的理解。”他们使用亚微米分辨率 X 射线光谱 (SRX) 光束线，定量分析了循环后电池电极及其各自界面上收集的化学元素。扫描 XRF 图像证实阳极界面相中存在的铯多于阴极界面相中的铯。硝酸铯添加剂还可以防止构成阴极的过渡金属的分解，有助于阴极和锂金属电池的整体稳定性。研究中还使用了快速 X 射线吸收和散射 (QAS) 以及原位和操作软 X 射线光谱 (IOS) 光束线，并对各个电极上存在的原子的化学和电子状态进行了详细分析。此外，在功能纳米材料中心（CFN）的材料合成和表征设施中进行的扫描电子显微镜实验表明，当将硝酸铯添加到电解质中时，电化学反应形成的锂均匀沉积，有助于电极的稳定。通过将两个用户设施的各种技术相结合，科学家们可以全面了解锂金属电池在硝酸铯添加剂的作用下的表现。拉赫曼说：“锂金属电池已经取得了长足的进步，但仍有很长的路要走。相间在仍需取得的进展中发挥着关键作用。”。“我们的工作为相间工程创造了新的机会，我希望这将激励其他人以不同的方式看待相间，从而加快锂金属电池的开发。”原始出版物Rahman, M.M., et al.: An inorganic-rich but LiF-free interphase for fast charging and long cycle life lithium metal batteries. Nat Commun (2023) DOI: 10.1038/s41467-023-44282-z 作者简介 Inara Aguiar 是科学编辑和作家，拥有无机化学博士学位。在获得计算化学博士后，她开始担任化学、工程、生物工程和生物化学领域的科学编辑。她一直在多家科学出版商担任技术作家/编辑，最近作为自由职业者内容创作者加入 Wiley Analytical Science。文章来源：A dual-functional additive for fast charging and long cycle life of lithium metal batteries，Microscopy Electron and Ion Microscopy Light Microscopy ，WILEY, Analytical Science，9 February 2024供稿：符 斌

固态电池是一种使用固态电解质替代传统液态电解质的电池，其电解质可以是聚合物、氧化物、硫化物等多种材料。固态电池的结构主要包括正极、负极、电解质和隔膜四部分。与液态电池相比，固态电池具有更高的安全性、更大的能量密度和更长的寿命。来源：《中国固态电池行业研究报告》，前瞻产业研究院固态电池的工作原理与液态电池类似，都是通过正负极之间的离子传递来实现电荷的存储与释放。在充电过程中，正极释放电子，负极吸收电子，同时离子从正极向负极移动，嵌入负极材料中；在放电过程中，电子从负极流向正极，离子从负极向正极移动，释放出储存的能量。工作原理上，固态锂电池和传统的锂电池并无区别。两者最主要的区别在于固态电池电解质为固态，相当于锂离子迁移的场所转到了固态的电解质中。而随着正极材料的持续升级，固态电解质能够做出较好的适配，有利于提升电池系统的能量密度。另外，固态电解质的绝缘性使得其良好地将电池正极与负极阻隔，避免正负极接触产生短路的同时能充当隔膜的功能。固态电池的优势安全性：固态电池采用固态电解质，可以有效防止电池内部短路和漏液，降低热失控风险。同时，固态电解质的化学稳定性较好，不易燃烧，因此在高温、撞击等极端条件下，固态电池的安全性明显优于液态电池。能量密度：固态电池具有较高的能量密度，一方面是因为固态电解质可以承受更高的电化学窗口，使得电池可以使用更高电压的正极材料；另一方面，固态电池可以采用更薄、更轻的隔膜和集流体，减轻电池重量，提高能量密度。寿命：固态电池的寿命较长，一方面是因为固态电解质可以有效抑制电池内部副反应，降低自放电速率；另一方面，固态电池的充放电循环稳定性较好，可以承受更多的充放电次数。来源：《全固态电池技术的研究现状与展望》，许晓雄固态电池的挑战1、固态电解质材料研究目前，固态电解质材料的研究尚不充分，需要进一步优化和筛选具有良好离子导电性、机械强度和化学稳定性的材料。此外，固态电解质与电极材料的界面问题也需要解决，以提高电池的性能。2、制造成本固态电池的制造成本较高，主要原因是固态电解质和电极材料的制备工艺复杂，且生产规模较小。此外，固态电池的生产设备和技术也与传统液态电池有所不同，需要投入大量资金进行研发和产业化。3、充放电速率固态电池的充放电速率相对较慢，主要受限于固态电解质的离子导电性。提高充放电速率需要进一步优化固态电解质材料，以及开发新型电极材料和结构。固态电池的国际竞争势态美国在固态电池领域具有较强的研发实力，拥有多家知名企业和研究机构，如QuantumScape、Solid Power、Ionic Materials等。美国政府也高度重视固态电池技术，将其列为国家战略项目，投入大量资金支持相关研究。欧洲在固态电池领域同样具有较强的竞争力，拥有多家知名企业和研究机构，如德国的Varta、比利时的Solvay等。欧洲联盟也推出了“欧洲电池联盟”计划，旨在推动固态电池技术的发展和产业化。日本在固态电池领域具有领先地位，拥有全球最大的固态电池制造商丰田和全球领先的电池材料供应商村田制作所。日本政府和企业对固态电池技术的研究投入巨大，力求保持在该领域的竞争优势。韩国在固态电池领域同样具有较强实力，拥有全球领先的电池制造商LG化学和三星SDI。韩国政府和企业也在积极推动固态电池技术的发展，以应对全球动力电池市场的竞争。固态电池的发展对于我国新能源汽车产业具有十分重要意义。通过加强固态电池的研发和应用，不仅可以提升我国新能源汽车的核心竞争力，还可以推动我国在全球动力电池市场中的地位提升。因此，我国应加大对固态电池技术的研发力度，加强与国际先进企业的合作与交流，共同推动固态电池技术的快速发展。固态电池的主要研究课题尽管固态电池有着巨大的潜力和商业价值，但目前仍存在很多技术难点需要研究和攻克。尤其是固态电解质离子传输动力学、固/固界面物理和化学接触问题。这其中，对于固态电池的电解质/电极材料的电导率、内部产气/压力、膨胀行为的评估依然是对电池材料、电池性能、生产工艺等的重要研究手段。电弛的解决方案固态电池中的固体电解质和电极界面并不是完全稳定，仍会存在一定程度的副反应。因此，对于固态电池产气、内部压力、膨胀行为等的研究依然受到高度关注。武汉电弛新能源有限公司自主研发的原位产气量测试系统，原位气体内压测试系统、原位电池膨胀力测试系统，可对多种电池种类和电池形态的电池进行产气量、内压、膨胀行为的测试，包括碱金属离子电池(Li/Na/K)、多价离子电池(Zn/Ca/Mg/Al)、其他二次金属离子电池(金属-空气、金属-硫)、固态电池，以及单层极片、模型扣式电池、软包电池、方壳电池、圆柱电池、电芯模组。系统高度集成了温控、充放电、伺服控制、高精度传感器等模块，并提供企业级系统组网功能。同时，可为不同形态电池提供定制化夹具，开展不同测试模式的研究。为锂电池材料研发、工艺优化、充放电策略的分析研究提供了良好的技术支持。

【重点摘要:】(1)周欢萍教授团队利用淀粉-聚碘超分子作为缓冲层,显著改善了钙钛矿太阳能电池的疲劳行为和循环稳定性。(2)经修改的钙钛矿太阳能电池在连续42个日夜循环后,发电效率可保持在98%。(3)该研究为如何利用超分子化学调控软晶格材料的元稳定动力学提供了重要见解。【研究背景】由于钙钛矿太阳能电池具有软体和离子晶格结构,它们极易受外部刺激的影响。在循环载荷的实际环境中,电池很容易出现明显的疲劳。由于缺乏对材料降解的基本理解,目前还没有有效的方法来减轻这种循环照明下的电池疲劳。【研究结果】研究人员在钙钛矿材料的界面引入了淀粉-聚碘超分子作为双功能缓冲层,它既可以抑制离子迁移,也可以促进缺陷的自我修复。经修改的钙钛矿太阳能电池在连续42个日夜循环后,原始的光电转换效率可保持在98%。这种电池也达到了24.3%的光电转换效率(认证值为23.9%),并且具有强烈的电致发光,外量子效率高达12%以上。【研究方法】研究人员首先合成了淀粉-聚碘超分子材料,并将其作为缓冲层插入钙钛矿太阳能电池的载流子输运层与光吸收层之间。他们从多个角度分析了缓冲层的影响,包括电化学测量、光致发光谱、小角入射X射线衍射、热重分析等,以确认其双功能机制。然后,他们制备了采用该缓冲层的钙钛矿太阳能电池,并通过42个日夜循环的加速老化试验考察其循环稳定性和发电效能。结果证实,缓冲层明显提高了电池在循环载荷下的稳定性。【结论】本研究通过在钙钛矿太阳能电池的界面引入淀粉-聚碘超分子缓冲层,显著改善了电池的循环稳定性和疲劳行为,为实现钙钛矿太阳能电池的实际应用提供了有效途径。该超分子缓冲层的双功能机制也可应用于其他软晶格材料的界面设计。研究结果对利用超分子化学手段调控软晶格材料的元稳定性具有重要启发意义。a,含不同浓度淀粉-碘Starch-I的w/ Starch-I装置的J-V曲线。b,开路电压和填充因子随Starch-I浓度的依赖性。c,作为LED操作时装置的EL的EQE。d,EQEEL和开路电压随Starch-I浓度的依赖性。含Starch-I的w/ Starch-I装置(a)和参考装置(b)的J-V曲线。外量子效率(EQE)谱及合并的JSC为24.5 mA cm-2 457 的含Starch-I装置。

目前，市场上使用的充电电池主要分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。铅酸电池主要用于动力电池领域，缺点是重金属铅对人体和环境的污染；镍镉电池主要用在笔记本、手机等消费电子领域，存在记忆效应、寿命短且有镉污染等问题；镍氢电池是镍镉电池的替代品，缺点是高温性差，具有记忆效应。唯有锂离子电池具有能量高密度、高电压、寿命长、无记忆效应等优点，近些年逐渐替代镍镉电池、镍氢电池，占据了消费电子领域大部分市场。中国制造2025，是中国政府实施制造强国战略的第一个十年行动纲领，其中节能与新能源汽车、新材料占据了十大领域的两席之地。锂离子电池产业已被列入国家“863计划”和“973计划”，是政府大力支持和发展的新能源产业之一。 作为新兴的绿色优质能源，锂离子电池的制造工艺要求非常高，关键材料的性能对电池的整体性能（比如电池容量、安全性能、使用寿命等）影响非常巨大，需要完善的质量监控手段严格控制制造过程。为了精确的对各个关键部件材料的质量工艺进行控制，锂离子电池各关键部件的分析检测方法就成为国内检测机构的重要工作之一。此外，废旧锂电池回收处理，有助于形成“生产-回收-再生产”的循环链，解决废旧锂电池污染和废物利用的问题，实现新能源汽车的持续发展。锂离子电池领域涉及仪器范围较广，有FTIR、XPS、SPM、XRD、EDX、GC/GCMS等。 岛津公司作为全球著名的分析仪器厂商，自1875年创业以来，始终秉承 “以科学技术向社会做贡献”的宗旨，不断钻研相关领域的最新技术。岛津公司秉承“为了人类和地球的健康”这一企业理念，为您奉上《岛津锂离子电池应用数据集册》，涉及锂离子电池正负极、隔膜材料、电解液成分检测以及电池原位充放电检测技术等领域，希望我们的努力能为您带来有益的帮助。

随着电动汽车行业越来越普遍，带动着锂电池行业的蓬勃发展，但随之而来的电动汽车自燃的事故也频频发生，主要原因是锂电池的。那么，在给电动汽车组装电池的过程中，要注意什么以防安全事故的发生呢？01锂电池热失控的危险大多数电动汽车的电池模块和电池组的制造商在组装时会使用具有一定电量的电池，因为人们普遍认为完全放电的锂离子电池比完全充电的锂离子电池更危险。当各个电池模块连接时，电流将开始在组件之间流动。通常，这种电流会导致电池或模块的温度升高。随着温度的升高，系统内的电压会降低随即导致电流增加，从而进一步升高温度。这种温度升高的循环被称为“热失控”，如果不被发现，可能会导致电池损坏，进而导致设施内起火甚至爆炸。电池管理系统（BMS）可用于监测温度，并通过检查连接是否松动和内部短路来确保电池的健康。然而，BMS通常直到组装过程的后期才安装到系统中。因此，在初始组装期间，使用手持式红外测温枪来监测电池和模块的温度，其仅能在小区域内提供温度信息或根本提供不了有效温度信息。那么，该如何从源头避免温度上升而导致的火灾事故呢？02A系列热像仪：源头监控电池组装全程使用可见光相机监控检查电池的组装过程，是无法及时验证电池的健康状况。幸好红外热像仪能为电池系统制造商提供监控整个电池组件的能力，避免出现温度升高和热失控造成的潜在危险情况。由于电池配置在不同的装配线之间会有很大的差异，因此选择一款能够测量数千个不同点温度的热像仪，有助于确保不会错过任何关键热点。FLIR A系列高级智能传感器热像仪易于通过在线界面进行安装和控制比如FLIR A系列高级智能传感器热像仪就非常适合用于监测电池组件的每个排气口。用户可以在线使用热像仪控制界面创建多个目标区域，并为每个ROI设置最大温度报警阈值。使用EtherNet/ IP，当超过临界温度阈值时，立即将报警信号发送到工业PLC，以进行数据记录和控制报警指示灯。这种配置还提供历史温度数据记录，如果出现危险情况，为工人提供了一个可视指示器，并消除了使用手持式温度测量设备时人为错误的可能性。在电池组上进行FLIR A70红外热像仪监控测试FLIR A70等A系列智能传感器固定安装式热像仪的使用，提高了用于检测热失控条件的温度测量的重复性和可靠性，显著改进了使用手持式测温枪的单个操作员。自动化和改进的热监控提供了一定程度的保证，可以快速检测到任何潜在危险，这有助于降低工厂人员和设施的风险。FLIR A系列热像仪非常适合需要机载分析和警报功能用于状态监测和早期火灾探测应用的用户它们机身小巧方便集成是一款灵活可配置的解决方案可以满足众多行业客户的独特自动化需求。