电池工况测试仪

第一作者：曹天赐，许荣，程晓鹏通讯作者：程晓鹏*，刘显强*，张跃飞*论文完成单位：北京工业大学，西安交通大学，浙江大学【研究背景】 固态锂金属电池充放电过程中锂枝晶的形成，是目前电池安全性关注的重点，然而目前关于锂在实际电池运行状态下是如何在固态电解质中形核，以及对体相内部锂枝晶的具体生长行为的认知仍然不清晰，影响到针对性改进措施的实施。因此有必要发展一种新的基于工况条件的原位方法来分析固态电池运行过程中内部锂的动态生长机制。【成果简介】近日，北工大程晓鹏等科研人员采用原位电化学扫描电镜，实现在工况条件下实时观察固态电池电解质内锂枝晶的生长与扩展，并一步建立了无机固态电解质中锂离子输运的电化学-机械应力耦合模型，相关研究成果以《Chemomechanical Origins of the Dynamic Evolution of Isolated Li Filaments in Inorganic Solid-State Electrolytes》为题，在国际权威期刊《Nano Letters》在线发表，此项关于锂枝晶生长机理的基础研究，对合理设计和安全生产固态电池提供了重要的理论指导。北京工业大学为论文第一完成单位，北京工业大学博士生曹天赐、西安交通大学许荣教授和北京工业大学助理研究员程晓鹏为论文共同第一作者，北京工业大学程晓鹏、刘显强，浙江大学教授张跃飞为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和北京市教委科技计划等项目资助。【图文导读】图1 (a) 原位观测SSE内锂枝晶生长的实验装置，（b-c) 电化学曲线中电流-电压变化和所对应的原位SEM中观测到的无机固态电解质锂镧锆钽氧（LLZTO）截面形貌演变过程。(d) 原位实验过程中SSE内部锂“细丝”演化具体过程的示意图。图2 (a-b) 分别经历了0.05mA cm-2和0.01 mA cm-2电沉积过程后，LLZTO中的锂“细丝”分布状态变化和LLZTO深度方向内部微结构的形貌变化。(c) 0.05 mA cm-2电沉积过程后锂“细丝”生长导致的电解质撕裂以及0.01 mA cm-2电沉积过程后锂“细丝”溶解导致的电解质内部裂纹闭合。(d) LLZTO内部缺陷，裂纹和锂“细丝”演变的对应关系。图3 (a-b) 在迭代放电电流下，电池的电流-电压响应的演变和相应的LLZTO截面形貌的SEM图像变化过程。(c) 原位SEM实验过程中SSE中内部锂“细丝”生长和溶解演变具体过程示意图。【总结和展望】锂枝晶问题仍然是影响固态电池性能安全运行的关键因素，本文利用原位电化学扫描电镜，构建了Li|LLZTO|Au“面对面”型电池结构，对锂枝晶生长行为在真实循环条件下进行了实时观察分析。实验发现锂在LLZTO中的生长呈现出一种动态特征，该特征受到电化学和机械应力之间相互作用的调控。基于实验数据分析，我们建立了电化学-力学耦合模型以理解在锂“细丝”的动态演化过程中机械应力和电化学循环之间的复杂相互作用，定量的数值结果可以为高性能锂金属固态电池的合理设计提供指导。本文所提供的方法为在工况条件下原位表征不同体系固态电解质界面演化行为提供了新思路，助力固态电池的商业化应用进程。论文链接：Tianci Cao†, Rong Xu†, Xiaopeng Cheng*†, Mingming Wang, Tao Sun, Junxia Lu, Xianqiang Liu*, Yuefei Zhang*, Ze Zhang，Chemomechanical Origins of the Dynamic Evolution of Isolated Li Filaments in Inorganic Solid-State Electrolytes, Nano Lett. 2024, 24, 6, 1843–1850. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03321 本文研究团队采用的是浙江祺跃科技有限公司研制的原位电化学扫描电子显微镜测试系统。祺跃科技有限公司，面向市场推出了一系列原位扫描电镜科学仪器，为广大科研人员提供了力、热、电、电化学以及多场耦合环境下材料结构演化过程纳米尺度原位观测手段。

2024年4月18日-4月19日环球分析测试仪器有限公司应邀携德国札纳电化学工作站及美国艾德茂电化学工作站参加了在上海美仑国际酒店举办的“2024氢燃料电池技术创新与应用大会"。德国札纳电化学工作站及美国艾德茂电化学工作站凭借优异的硬件和专业的软件功能等优点吸引许多参会科研学者的驻足咨询交流。 此次活动由士研咨询主办，同时得到了同济大学燃料电池汽车技术研究所、上海市汽车工程学会、江苏省汽车工程学会、日本氢能燃料电池株式会社、韩国电池工业协会(KBIA)、嘉定氢能港等业内机的大力支持，力求将此次大会打造为业内交流合作的最佳平台。本次大会的主题定为“创新赋能，降本增效"，聚焦氢燃料电池产业的前沿科技创新与高效发展，呼唤氢能行业精英汇聚上海，共同探讨氢燃料电池产业未来的新实践、新思路和新洞见。 环球分析测试仪器有限公司是德国札纳公司和美国艾德茂公司在中国的总代理。在此次会议展出了德国札纳公司生产的ZenniumPro和ZenniumX新型电化学工作站，以及CIMPS光电化学谱仪、瞬态光电响应测试模块、IPCE模块、透射/吸收光谱测试系统、光电化学发射测试系统等；并展出了美国艾德茂公司生产的Squidstat Plus、Squidstat Prime、Squidstat Solo、Squidstat Penta、Squidstat Decka、Squidstat Venta、Squidstat Cycler等型号的电化学工作站。参会的很多专家教授都是我们的老用户，也带给我们很多好评和建议，我们会秉承用户至上的原则，在设备研发的道路上再接再厉，为我们的广大用户提供更好的科研利器。

2024年4月11日-4月13日环球分析测试仪器有限公司应邀携德国札纳电化学工作站及美国艾德茂电化学工作站参加了在重庆帕格森蒂两江蒂苑酒店举办的“第三届中国国际氢能及燃料电池高峰论坛暨展览会"。德国札纳电化学工作站及美国艾德茂电化学工作站凭借其性能优异、简洁易用操作软件、强大离线数据分析软件、优越性价比及强大的拓展功能等诸多亮点受到广大参会科研学者的支持。 本次大会以“氢助双碳、引向未来"为主题，邀请来自政府主管部门、行业精英、涉氢企业、社会组织负责人、专家学者、企业家等齐聚美丽山城。旨在促进氢能产业技术“政、产、学、研、用"协同发展，推进氢能产业链基础设施建设，深入拓展氢能产业领域相关新技术、产品示范应用，助力实现双碳目标，推动氢能产业高质量发展。 环球分析测试仪器有限公司是德国札纳公司和美国艾德茂公司在中国的总代理。在此次会议展出了德国札纳公司生产的ZenniumPro和ZenniumX新型电化学工作站，以及CIMPS光电化学谱仪、瞬态光电响应测试模块、IPCE模块、透射/吸收光谱测试系统、光电化学发射测试系统等；并展出了美国艾德茂公司生产的Squidstat Plus、Squidstat Prime、Squidstat Solo、Squidstat Penta、Squidstat Decka、Squidstat Venta、Squidstat Cycler等型号的电化学工作站。参会的很多专家教授都是我们的老用户，也带给我们很多好评和建议，我们会秉承用户至上的原则，在设备研发的道路上再接再厉，为我们的广大用户提供更好的科研利器。