锂硫电池

2020年8月起，岛津开启科技校园行活动，产品经理联合公司多部门共同走进高校用户，与高校学者共同探讨分析仪器应用技术，分享应用成果。 吡啶氮掺杂碳纳米薄片应用于高稳定的锂硫电池中的促进硫释放反应的研究 论文背景介绍 … 锂硫电池因其理论能量密度高而受到人们的高度评价。除了多硫化锂的溶解、锂化过程中的体积膨胀和硫的绝缘性质导致硫利用率低外，最终放电产物锂的不可逆相变被认为是锂硫电池容量下降的主要原因之一。幸运的是，新兴的材料科学和纳米技术使解决上述挑战成为可能，建设碳硫复合材料阴极被认为是一种经济有效的方法。 目前，基体材料的多孔结构和吸附/扩散性能是复合硫阴极设计需要考虑的主要因素。然而，另一个重要的因素，Li2S的激活，却经常被忽略。最终放电产物Li2S的不可逆相变是导致锂电池容量下降的主要原因之一。 在本文研究中，作者开发了一种高效的螯合方法来合成具有可控浓度和可调氮结构的高度多孔N掺杂碳材料，基于吡啶氮N掺杂纳米片的复合硫阴极显示出更好的循环稳定性和更高的容量。其中，制备具有可控氮浓度和可调氮结构的高孔隙氮掺杂碳有挑战性。 使用XPS对合成的多空N掺杂碳材料进行了表面元素化学态的表征。 合成工艺中，使用5克尿素或2、3、3.5、4和5克三聚氰胺合成的氮掺杂碳的名称分别缩写为N5U-C或N2M-C，N3M-C，N3.5M-C，N4M-C和N5M-C。 使用XPS分析这6个样品的化学成分，谱图显示由C、N、O组成。XPS谱图显示，N5U-C和N3.5M-C的元素组成相似，有利于比较不同氮结构在Li-S电池中的工作机理。N5U-C、N3.5M-C和其他4个样品的高分辨率N1s谱可以分为吡啶N（≈ 398.4 eV）、吡咯N（≈ 399.8 eV）和石墨化N（≈ 401.5 eV）三个不同的峰。显然，N5U-C的主要掺杂结构是吡咯基N，N3.5M-C的主要结构为吡啶N。高分辨率C1 s谱图证明了碳氮键（285.8 eV）的存在，被认为可以提高LiPSs的捕获能力。 结果表明，通过改变氮源的类型和用量，可以实现氮浓度和氮结构的隧道化。 作者：袁华栋 浙江工业大学

2019年8月12日-15日，首届国际锂硫电池会议（International Conference on Lithium-Sulfur Batteries 2019, ICLSB2019）在北京国际会议中心召开，来自中国、美国、德国等多国的400余位学者参加此次为期4天的会议。能源的高效储存与转化是当代社会面临的重要技术问题之一。在众多能源系统中，采用锂和硫之间的转化反应的锂硫电池，具有极高的理论能量密度，是最具有潜力的下一代电池技术。大会围绕“锂硫电池中的能源化学与产业应用”的主题，以高端学术交流为重点，针对当前锂硫电池领域的热点问题展开探讨。锂硫电池会议现场瑞士万通中国有限公司作为本次会议的赞助商，如约出席了本次会议。本次瑞士万通带来了新的锂离子电池解决方案以及前沿的的光谱电化学仪器，致力于为锂硫电池发展研究提供完整的分析工具与前沿科学技术。瑞士万通展台会场外，瑞士万通展台吸引了众多学者前来交流讨论，不少专家对我们的仪器产生了浓烈的兴趣。 RHD电化学快速变温测试系统电解质在不同温度下的电导率、电化学窗口等参数的测量是储能设备研究中重要的一环，受到越来越多电化学专家和材料专家的重视。目前现有的测试装置不能快速有效地改变温度且保持恒定，而且控温环境与样品真实温度之间的差异也是控制的难点。基于此类现实的要求，Autolab研究开发了一整套电化学快速变温测试系统。电化学快速变温测试系统可用于液体、凝胶、聚合物和固体样品以及半电池或全电池样品在控温条件下的研究和表征。在测试中，因为采用极少量的样品（有的情况下只需要几微升），所以温度可以在很短的时间内被精确调整并稳定到预定温度。电化学快速变温测试系统是"一键式"全自动测量系统，整个测试过程完全由软件控制。主要指标电源电压： 100V - 230V AC可控温度（电解池）范围：-40℃ - 100℃工作环境相对湿度范围要求：0 - 100%保存环境要求：非腐蚀性电解池最大承受相对压力：5 bar系统重量: 5 kg快速温控单元体积：27 cm x 18.5 cm x 16 cm (Lx Wx H)采用半导体加热/制冷技术（Peltier）

导读对高能量密度和高倍率储能系统的需求不断增加，推动了电池领域的进一步发展，其中锂硫电池（LSB）展现出巨大的应用前景。受益于硫（S）和锂（Li）之间的多电子和多相转化，LSB具有超高的理论比容量和高比能量密度。但锂硫电池目前存在严重的多硫化物穿梭、硫正极氧化还原动力学缓慢以及锂负极不可逆枝晶生长等问题。 成果简介鉴于此，Nature Communications上发表了一篇题为“Enabling selective zinc-ion intercalation by a eutectic electrolyte for practical anodeless zinc batteries”的文章。滑铁卢大学 Linda F. Nazar教授等人采用非原位/原位技术揭示了Zn2+与质子嵌入化学之间的竞争，并开发了一种混合共晶电解质来减轻Zn枝晶生长。关键创新近期Advanced Energy Materials期刊上发表了一篇题为“Interfacial Engineering on Cathode and Anode with Iminated Polyaniline@rGO-CNTs for Robust and High-Rate Full Lithium–Sulfur Batteries”的论文。该工作提出了正极和负极双界面工程策略，对于正极，亚胺化聚苯胺（iPANI）用于实现能量工程以诱导中能级吸附多硫化物，并催化硫物种的氧化还原转化，并通过iPANI自组装到集成支架上实现形态工程通过还原氧化石墨烯（rGO）和碳纳米管（CNT），即iPANI@rGO-CNT。对于负极，iPANI@rGO-CNT复合材料的高导电性和亲锂性以及多孔纳米结构有利于锂离子的均匀沉积，显著防止锂枝晶的生长。借助iPANI@rGO-CNT纳米反应器的协同效应，所制备的LSB具有出色的倍率性能和出色的循环寿命。核心内容解读在制备iPANI@rGO-CNT过程中，PA作为促进该反应的催化剂和iPANI链最终质子化亚胺的稳定剂发挥着至关重要的作用，可加速LiPS的扩散和转化（图1a）。在将锂金属沉积到该主体中作为负极后，具有高导电性和亲锂亚胺键的多孔iPANI@rGO-CNT主体可以形成均匀的电场，从而调节均匀的Li沉积并抑制枝晶生长（图1b）。【图1】iPANI@rGO-CNT纳米反应器在全LSB中的作用机制。a）促进硫物种转化和锂负极b）调节锂沉积的亲锂主体的示意图。透射电子显微镜（TEM）（图2d、e）和能量色散X射线光谱元素映射图像（图2f）进一步证实了iPANI分布良好的纳米结构阵列。【图2】iPANI@rGO-CNT主体的形态和结构特征。a,b）横截面SEM，c）iPANI@rGO-CNT纳米孔内的连续iPANI阵列，d）TEM，e）iPANI箭头的HRTEM图像，以及f）iPANI@rGO-的元素映射图像CNT的主体。g）iPANI@rGO-CNT、PANI@rGO-CNT和rGO的拉曼图案和h）FTIR曲线。i）iPANI@rGO-CNT和PANI@rGO-CNT中胺键和亚胺键的比例。iPANI@rGOCNT、PANI@rGO-CNT和rGO主体的化学结构和组成通过拉曼、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）测量进行研究（图2g、2h）。为了更好地比较交联前后的PANI状态，对PANI@rGO-CNT和iPANI@rGO-CNT进行了高分辨XPS。图2i中计算并总结了几种亚胺和胺键相应的比例。通过密度泛函理论（DFT）计算，从理论上进一步研究了这些亚胺和胺键对LiPS的吸收能力（图3a-3c）。【图3】催化机理的理论和实验研究。a）Li2S8在不同官能团上的计算吸附能。iPANI@rGO-CNT的b）基态S0和激发态T1之间的电荷密度差异和c）基态S0和激发态T1的LiPS吸附能。d）在Li2S6溶液中浸泡12小时后不同主体的紫外-可见光谱。e）iPANI@rGO-CNT吸附Li2S6后N 1s的高分辨率XPS光谱（其他峰）。f）具有不同正极的LSB的穿梭电流曲线。g，h）具有不同正极Li2S6对称电池的扫速下的CV曲线。i）Li2S8/四甘醇二甲醚溶液在2.05 V下在不同表面上的恒电位放电曲线。为了验证假设，进行了可视化吸附测量，以使用rGO-CNT支架和超级P（SP）作为基准来研究iPANI@rGO-CNT对LiPS的强锚定作用。在6小时和12小时后，iPANI@rGOCNT使深黄色Li2S6溶液脱色更彻底，该结果与紫外-可见光谱中吸附测量的变化趋势一致（图3d）。还进行了XPS测量（图3e）以研究iPANI@rGO-CNT对LiPS的吸附机制，表明其和LiPS之间存在强烈的相互作用。进行电化学测量以研究iPANI@rGO-CNT增强的硫物种转化的氧化还原动力学。图3f显示了iPANI@rGO-CNT在所有测量的正极中的最小穿梭电流，揭示了LiPS的极好的锚定效应和抑制多硫化物穿梭。此外，先后进行了不同扫描速率的循环伏安图（CV）测试，以证明硫氧化还原动力学（图3g，h）。为了直观地说明具有可逆转化的亚胺键对增强氧化还原动力学的积极影响，进行了Li2S成核测试（图3i）。显然，iPANI@rGO-CNT比rGO-CNT和SP提供更大的容量，表明更有效的Li2S成核和更好的氧化还原动力学。随后，组装电池以探索其催化转化活性。如图4a、b中的循环伏安法（CV）曲线所示，S-iPANI@rGO-CNT电池显示出最大的响应峰值电流、最小的极化电压和第一还原峰起始电位上移。此外，在所有扫速下，S-iPANI@rGO-CNT正极的积分面积都大于S-rGO-CNT正极的积分面积，说明S-iPANI@rGO-CNT正极具有更高的硫利用率。与S-rGO-CNT相比，S-iPANI@rGO-CNT电池显示出较小的Tafel斜率（图4c-4e）。这些结果表明，iPANI@rGO-CNT有效地加快了固-液和液-固转化率，并具有良好的可逆性。此外，研究了不同样品中的锂离子扩散系数，并在图4f-h中进行了总结。图4i显示处于T1状态的S-iPANI@rGO-CNT正极在自由能图中从S8到Li2S的所有转化步骤都具有低能垒，进一步证实了iPANI@rGO-CNT可以催化硫物种转换效率更高。【图4】LSB与各种主体的反应动力学研究。a）S-rGO-CNT和b）S-iPANI@rGO-CNT正极在0.1到0.5 mVs−1的扫速下的CV曲线。从c）Li2S8到L2Sn（2≤6）、d）L2Sn到Li2S和e）Li2S到Li2Sn的转化反应的Tafel图，在0.1 mV s−1下具有不同的电极。f-h）不同正极的Li扩散特性通过CV峰值电流与扫速平方根的关系图。i）S8转化为Li2S的自由能。为了直观地观察iPANI@rGO-CNT主体对锂枝晶生长的限域作用，利用光学显微镜原位监测运行过程中负极表面的形貌变化（图5a、b）。基于有限元方法，进行COMSOL Multiphysics仿真以模拟局部电流密度和整体电场分布，以揭示3D有序纳米孔结构的影响（图5c-e）。显然，与均匀导电iPANI聚合物互连的极其有序的纳米孔导电结构可以有效降低局部电流密度，从而超越二维平面对应物的性能。根据Sand的时间模型推断，降低局部电流密度会抑制初始枝晶的形成。另一方面，iPANI@rGOCNT主体在初始锂沉积和随后的循环中保持均匀电场，从而使锂离子流动均匀并抑制枝晶生长（图5d）。【图5】iPANI@rGO-CNT对枝晶生长抑制作用的实验和模拟研究。a，b）裸锂（a）和Li-iPANI@rGO-CNT（b）负极表面形貌的原位光学显微镜图像。c）iPANI@rGOCNT支架中局部电流密度分布的模拟。d）iPANI@rGO-CNT电极和e）Li成核过程中裸Li电极的电场分布模型。f）AFM图像和g）iPANI@rGO-CNT支架的放大AFM图像。h）KPFM图像和i）iPANI@rGO-CNT支架的放大KPFM图像。j）使用裸锂和Li-iPANI@rGO-CNT负极的对称电池在1 mA cm-2电流密度和1 mAh cm-2容量下的比较循环稳定性。k）Li-iPANI@rGO-CNT负极对称电池与其他复合负极在不同电流密度下的循环寿命。通过模拟实际工作条件进行反复剥离/沉积测试，以探索iPANI@rGO-CNT的耐久性并评估其对锂枝晶的抑制作用，如图5j所示。这些结果表明，即使在高电流密度下，优异的亲锂性和结构稳定性也有助于锂的均匀沉积，从而缓解锂金属的枝晶生长问题。为了证明具有均匀电流密度的亲锂纳米孔结构在锂负极保护中的优越性，列出了近期研究工作的循环性能以供比较（图5k）。对由S-iPANI@rGO-CNT正极和Li-iPANI@rGO-CNT负极制造的Li-S全电池进行了全面的电化学性能评估。图6a-6c的结果表明，可逆转变降低了LiPS的转化能垒，纳米孔结构抑制了Li枝晶的生长，进而导致氧化还原动力学增强。进行了电化学阻抗谱（EIS）测试以进一步揭示S-iPANI@rGO-CNT电极电荷转移特性的潜在原因（图6d）。与其他电极相比，S-iPANI@rGO-CNT电极具有最小的初始电荷转移电阻并促进了锂离子扩散动力学。【图6】全LSB电化学性能。a）S-iPANI@rGO-CNT||Li-iPANI@rGO-CNT电池的CV曲线。b）S-iPANI@rGO-CNT||Li-iPANI@rGO-CNT、S-iPANI@rGO-CNT||裸锂电池、S-rGO-CNT||Li-iPANI@rGO-CNT电池和S-rGO-CNT||裸锂电池的首圈CV曲线曲线。c）恒电流充放电曲线。d）初始EIS图。e）在不同电流密度下的倍率性能。f，g）长循环寿命和相应库仑效率的比较。h）S-iPANI@rGO-CNT||Li-iPANI@rGO-CNT在高硫负载下的面容量。i，j）在0.5 C的第一个循环期间，S-iPANI@rGO-CNT正极的原位拉曼光谱。k）Li-S软包电池持续点亮LED指示灯。S-iPANI@rGO-CNT||Li-iPANI@rGO-CNT电池表现出最佳的倍率性能。在低电流密度下极高的初始容量接近于先前工作的电池性能，在0.05 C时具有高能量密度，突出了该电池的巨大潜力。同时，在将电流密度切换回0.2 C时可以恢复1009.6 mAh g−1的更高比容量，这表明有效抑制LiPS穿梭和锂枝晶生长可以显著提高电池的可逆性（图6e）。在各种电流密度下研究了循环性能，以探索具有可逆调节的有机氧化还原催化剂的3D纳米反应器的可持续性，以实现氧化还原动力学，如图6f、6g所示。还制造了具有4 mg cm−2高载量的复合S正极（图6h），S-iPANI@rGO-CNT||Li-iPANI@rGO-CNT电池在0.2 C下表现出出色的循环性能，提供742.5 mAh g−1的高初始比容量，100次循环后仍保持606.6 mAh g−1。这些结果证实了通过3D可逆调节纳米反应器改善氧化还原动力学的可行性。此外，进行了原位Raman测量以原位监测可溶性Li2Sn在充电/放电过程中的转化过程（图6i，j）。为了评估电极的实际性能，使用准备好的软包电池测量了LED的发光性能（图6k）。成果启示综上所述，通过具有可逆内置催化剂的3D纳米反应器探索正极和负极的界面工程，以此抑制LiPS穿梭并调节锂枝晶生长。纳米孔内丰富的亚胺键为LiPS和锂离子提供了足够的吸附和催化位点。作为硫复合正极的主体，LiPS（锂化/阴离子态）内置的–NH+=/–NH+–键的可逆电子重排降低了LiPS的转化能垒，从而加速了LiPS的催化和转化。作为锂复合负极的主体，极其均匀的电荷传输路径提供了均匀的电场并实现了高锂离子通量，从而实现了平稳的锂沉积，并显著抑制了锂枝晶。受具有内置催化作用的3D结构的青睐，所制备的iPANI@rGO-CNT主体赋予Li-S全电池出色的倍率性能和极好的循环寿命。3D有序纳米反应器的内置催化策略可以通过实现具有高能量密度的LSB的潜在商业价值来带来美好的未来。

近日，国际知名学术期刊Advanced Functional Materials以“Accelerated Li+ Desolvation for Diffusion Booster Enabling Low-Temperature Sulfur Redox Kinetics via Electrocatalytic Carbon-grafted-CoP Porous Nanosheets”为题，在线报道了华东理工大学化工学院功能炭材料研究团队在锂硫电池方面的研究新进展。锂硫电池的超高能量密度（2600 Wh kg−1）和低成本等优势，使其成为继锂离子电池之后最具发展潜力的新型二次电池体系之一。充放电过程中中间产物多硫化锂的“穿梭效应”及其缓慢的氧化还原动力学降低了活性硫的有效利用率。其原因之一是溶剂化Li+难以在短时间内解离出Li+而参与生成多硫化锂的电化学还原反应；尤其在低温等条件下，Li+的溶剂化现象严重阻碍了多硫化锂的氧化还原反应动力学，进而在一定程度上影响炭黑/硫正极综合电化学性能的有效发挥。对此，功能炭材料研究团队提出了一种孔径筛分效应与电催化结合的策略，设计了表面分散CoP、氮掺杂的“贯穿孔”结构二维多孔碳纳米片，使其在Li+扩散过程中发挥离子助推器的作用。其中，贯穿孔结构，有利于提高溶剂化Li+的去溶剂化程度，进而提高Li+的扩散速率；CoP提供的活性位点，可提高溶剂化Li+的去溶剂化速率，并对多硫化锂发挥化学吸附和催化转化的功能。当该材料用作商用聚丙烯隔膜的涂层材料时，炭黑/硫正极展现出优异的电化学性能：大电流倍率性能（3C，775 mAh g−1）、循环稳定性（2C，800次，容量衰减率仅为0.048%）、高硫利用率（0.1C，80次，3.2 mAh cm−2）和低温耐受性（0oC，0.1C，80次， 647 mAh g−1）。此外，采用密度泛函理论、原位Raman、飞行时间二次离子质谱等分析表征手段，揭示了贯穿孔结构、CoP化学位点等对可溶性多硫化锂的物理阻挡-化学吸附-催化转化耦合强化机制。该研究对促进锂硫电池的商业化进程具有重要意义。在国家自然科学基金的资助下，该研究由华东理工大学化工学院的张欣硕士研究生完成。功能炭材料研究团队的詹亮教授和德国卡尔斯鲁厄理工学院的王健博士为该论文的通讯作者。同时，该研究得到凌立成教授的悉心指导。

p 　　造纸工业一种很常见的副产品：木质磺酸盐，已被以色列理工学院科学家证明可做为锂硫电池的低成本电极材料，目前研究小组创建了一款手表锂硫电池原型，下一个工作将试着扩大原型。 br/ /p p 　　锂硫电池能量密度至少是锂离子电池的两倍之多，因此尽管可充电锂离子电池是市场当红炸子鸡，科学家还是对锂硫电池的开发产生浓厚兴趣。 /p p 　　可充电电池主要由两个电极、电极间的液体电解质以及隔离膜组成，锂硫电池的阴极由硫碳基质构成，阳极使用锂金属氧化物。在元素形式中，硫是不导电的，但当硫在高温下与碳结合时会变得高度导电，因此被看好应用于新型电池技术中。 /p p style=" text-align: center " 　　 img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/a6c903ca-7605-4ae1-b894-c58d427c5885.jpg" title=" 3.jpg" / /p p 　　然而，锂硫电池的一大挑战是硫很容易溶解到电池电解质中，导致两侧电极在循环仅仅几个周期后就恶化，尽管科学家试图使用不同形式的碳如：纳米碳管、复杂的碳泡沫等将硫稳在适当位置，但成效有限。 /p p 　　以色列理工学院研究团队现在找到一种简单方法，可以从单一原材料中创造出最佳的硫基阴极，他们将造纸工业的主要副产品木质磺酸盐(lignosulfonate)进行干燥处理，然后放到石英炉管(quartz tube furnace)中加热至 700℃，于高热之下驱除大部分硫气，但留下一些多硫化物(硫原子链)，可深度嵌入活性碳基质中。 /p p 　　研究人员重复加热过程好让适量硫嵌入碳基质中，接着将材料研磨并与惰性聚合物黏合剂混合，于铝箔上形成阴极涂层，证实可以用这种廉价、丰富的造纸衍生物质来建构锂硫电池。 /p p 　　目前团队设计了一款锂硫电池原型，规格为手表电池，可循环充放电约 200 次。下一步工作是扩大原型，以显著提高放电率和电池循环寿命，使电池有机会为大型数据中心供电、微电网和传统电网提供更便宜的能源存储选项。 /p p br/ /p

“中国科学十大进展”遴选活动旨在宣传我国重大基础研究科学进展，激励广大科技工作者的科学热情，开展基础研究科学普及，促进公众了解、关心和支持基础研究，在全社会营造浓厚的科学氛围。自2005年启动以来，已成功举办18届。“中国科学十大进展”遴选活动坚持由第三方推荐的原则，并由基础研究领域的高水平专家学者广泛参与投票，确保遴选结果的公正性和代表性。历年入选进展较为全面地记录了我国基础科学研究的重要成果，得到了社会各界广泛关注，已成为盘点我国基础研究领域年度重大科学成果的品牌活动。2023年度第19届“中国科学十大进展”遴选活动由国家自然科学基金委员会主办，国家自然科学基金委员会高技术研究发展中心（基础研究管理中心）和科学传播与成果转化中心承办，《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》《科学通报》协办，分为推荐、初选、终选、审议4个环节。《中国基础科学》等推荐了2022年12月1日至2023年11月30日期间正式发表的600多项科学研究成果，由近100位相关学科领域专家从中遴选出30项成果，在此基础上邀请了包括中国科学院院士、中国工程院院士在内的2100多位基础研究领域高水平专家对30项成果进行投票，评选出10项重大科学研究成果，经国家自然科学基金委员会咨询委员会审议，最终确定了入选2023年度“中国科学十大进展”的成果名单。入选名单cted ls发现锂硫电池界面电荷存储聚集反应机制电化学原位透射电子显微镜技术研究锂硫电池界面反应锂硫电池具有极高的能量密度（理论值：2600 Wh kg-1）和较低的成本，然而受限于传统原位表征工具的时空分辨率及锂硫体系的不稳定性和环境敏感性等因素，在原子/纳米尺度上对锂硫电池界面反应的理解尚不深入。厦门大学廖洪钢、孙世刚和北京化工大学陈建峰等开发高时空分辨电化学原位液相透射电镜技术，耦合真实电解液环境和外加电场，实现对锂硫电池界面反应原子尺度动态实时观测和研究。发现电池活性材料表面分子聚集成为分子团进行反应，电荷转移可以首先存储在聚集分子团中，分子团得到电子但不会发生转化，直到获得足够电子后瞬时结晶转化。而没有活性的材料表面遵循经典的单分子反应途径，多硫化锂分子逐步转化为Li2S。模拟计算表明，活性中心与多硫化锂之间的静电作用促进了Li+和多硫分子的聚集，证实分子聚集体中的电荷可以自由转移。近百年来，电化学界面反应通常被认为仅存在“内球反应”和“外球反应”单分子途径。该研究揭示了电化学界面反应存在第三种“电荷存储聚集反应”机制，加深了对多硫化物演变及其对电池表界面反应动力学影响的认识，为下一代锂硫电池设计提供指导。以上来源：中国科学院院刊廖洪钢 教授厦门大学科研工作介绍：开发多种原位电镜芯片反应器及系统，将液体、气体引入电子显微镜并与电、热、光、力等外场相结合，实现原子尺度实时成像、价态等动态反应过程信息获取，为化学、材料基础研究及应用提供了一个新的微观视角。实时观察研究了溶液中多种纳米晶的成核生长及形貌演变过程，革新了纳米晶生长规律的认识，被报道为“塑造纳米晶体的未来”，“颠覆了一百多年来对晶体生长规律的认知”。近百年来电化学界面反应通常被认为仅存在“内球反应”和“外球反应”单分子途径，电化学反应的原位研究在原子/分子尺度揭示了电极表面分子、离子的聚集形态、电子转移反应过程，发现电化学界面反应存在第三种“电荷存储聚集反应”机制，为下一代电池设计提供指导。

铜锌锡硫硒太阳能电池（CZTSSe）是一种新型薄膜太阳能电池，因吸光系数高、弱光响应好、稳定性高、组成元素储量丰富、环境友好且价格低廉而颇具发展潜力，从而备受关注。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心孟庆波团队多年来在该类薄膜太阳能电池方面开展了系统研究，在高质量铜锌锡硫硒薄膜制备、界面调控、器件载流子动力学分析和电池效率提升等方面取得了系列研究成果。例如，基于二甲亚砜（DMSO）体系，发展了一种可以同时调控背界面和吸收层体相缺陷的Ge掺杂策略，所制备的CZTSSe电池认证效率为12.8%；在界面研究方面，引入有机电子传输层（PCBM）增强电荷抽取与传输，实现了12.9%的电池效率；在溶剂工程方面，发展了一种环境友好的水溶液体系，探索了小分子配体与金属离子相互作用对前驱膜、硒化膜晶体生长、薄膜微结构及器件性能的影响，获得了12.8%的电池认证效率。该团队已在CZTSSe电池材料及器件方面申请国家发明及实用新型专利13项。　　近日，该团队与南京邮电大学教授辛颢合作，从硒化动力学角度出发，通过调节腔室压强来改变半封闭石墨盒中的硒化反应速率，进而调节铜锌锡硫硒薄膜的相演变过程。增加腔室压强后，研究通过原位实时硒分压监测发现，在硒化早期，硒分压被抑制，从而降低了硒化升温阶段（200-400 ℃）中前驱膜与气态硒蒸汽的碰撞几率；同时，正压条件下硒化能够抑制元素的非均匀扩散。在以上两点共同影响下，相演变过程在相对更高的温度下开始（＞400 ℃），前驱膜表面经常出现的CuxSe、Cu2SnSe3等中间相被抑制，因此，实际相演变过程一步完成。由此获得的银替位CZTSSe（ACZTSSe）吸收层晶体质量高、内部孔洞少、表面缺陷浓度显著降低。所制备电池体相缺陷浓度降低了约一个数量级，电学性能也得到明显改善，并实现了全面积14.1%效率（认证全面积13.8%）的太阳能电池，是目前报道的最高效率。这一工作为进一步理解和调控铜锌锡硫硒相演变过程提供了动力学调控思路，并为其他类型多晶薄膜生长制备提供借鉴意义。　　相关研究成果以Control of the Phase Evolution of Kesterite by Tuning of the Selenium Partial Pressure for Solar Cells with 13.8% Certified Efficiency为题，发表在《自然-能源》（Nature Energy，DOI：10.1038/s41560-023-01251-6）上。研究工作得到国家自然科学基金的支持。图1.（a）铜锌锡硫硒的相演变路径示意图；（b）原位监测获得的不同腔压下反应过程中的硒分压曲线；（c）铜锌锡硫硒太阳能电池认证报告（国家光伏产业计量测试中心）。图2.（a）对比组吸收层的SEM正面和截面图像；（b）实验组吸收层的SEM正面和截面图像；（c）对比组吸收层的能带结构；（d）实验组吸收层的能带结构。

最近，上海交通大学与赛恩思公司合作，采用赛恩思HCS-801型高频红外碳硫仪来检测硫精矿中的碳硫含量。这次合作的原因是上海交大化学化工学院研究锂硫电池材料，这是一个备受关注的领域，因为锂硫电池具有高能量密度、环境友好等优点，被认为是下一代高性能储能装置的重要候选。赛恩思HCS-801型高频红外碳硫仪采用了高灵敏度的红外检测器和先进的电子电路技术，能够精确地测定样品中的碳硫含量。这种仪器还具有快速、准确、可靠、易操作等优点，非常适合用于研究锂硫电池材料的分析。通过这次合作，上海交大化学化工学院可以更深入地研究锂硫电池材料，了解其中的碳硫含量对电池性能的影响，从而为锂硫电池的设计和制造提供更多有价值的数据支持。四川赛恩思仪器有限公司专注于分析仪器的研发生产和销售，在三十年的发展历程中与国内多所大学实验室开展合作，为材料的研究和生产提供了高质量的仪器设备和技术支持。此次与上海交通大学的合作，将促进锂硫电池材料研究的进一步发展。如果您想了解更多关于赛恩思HCS-801型高频红外碳硫仪的信息，请访问赛恩思公司的官方网站。

随着新能源的逐渐普及，太阳能也迅速的走进千家万户，成为了成活中的一部分。太阳能在给生活带来便利和环保的同时，有一个"毒瘤"却一直在残害着太阳能电池或者组件的寿命，令广大用户对它是爱恨交加啊。那么这个"毒瘤"究竟是什么？该如何祛除呢？“毒瘤”的诞生过程这个"毒瘤"叫做太阳能热斑。太阳电池组件由于在制造和实验的过程中，出现隐裂、碎片焊接不良等；或在应用过程中，被其它物体(如鸟粪、树荫等)长时间遮挡时，被遮挡的太阳能电池组件此时将会严重发热，这就是"热斑效应"，也就是太阳能上的一颗毒瘤。有光照的电池所产生的部分能量或所有的能量，都可能被"热斑"的电池所消耗。“毒瘤”的破坏力这颗毒瘤会对太阳能电池会造成很严重地破坏作用，会严重的破坏太阳电池组件或系统，所以需要对太阳电池组件进行热斑检测，使相对发热均匀的电池片进行组合或维护，以避免组件所产生的能量被热斑的组件所消耗，同时避免由于热斑可能给太阳能组件或系统的寿命带来的威胁，所以需要用到一款专业的工具来检测这颗"毒瘤"，然后将其消灭。如何祛除“毒瘤”红外热像仪拥有超高的灵敏度，能够准确的感应出被测物体表面发生的微笑温度变化，检测出太能能电池片或组件的缺陷，将产品的缺陷位置直观准确的显示在红外热图中，特别是由菲力尔公司生产的FLIR Ex系列红外热像仪，可以实现即瞄即拍，能够快速准确的发现"毒瘤"，让其无所遁形，简直可以称之为"毒瘤杀手"。“毒瘤杀手”是如何工作的？想要发现毒瘤，就要让太阳能组件发热，这样热像仪才能发挥效应，所以首先要太阳能电池片或组件在正常的太阳光或辅助光源下工作，或将组件在上述光源的照射下短路，这样热斑才会出现。接下来就是FLIR Ex系列红外热像仪大显身手的时刻，FLIR Ex系列包括FLIR E4、E5、E6和E8共4种热像仪，通过画中画及热叠加技术，检测人员除了可以拍摄红外图像外，还可以同时捕获一幅可见光照片，并将其融合在一起，通过拍摄的红外图像，检测人员可以直观、快捷，方便在同时间和相同的环境下得到同一块组件上不同电池块的温度，第一时间识别和定位故障，找出热斑。不仅如此，在采用FLIR Ex系列红外热像仪检测热斑时，还不需要断电，其采用的非接触测量方式更不会干扰原有的温度场，反应速度更是小于1秒，所以检测人员可以更快更准的检测出热斑，与传统的数据采集器和红外点温仪相比，各方面性能可以说是完胜。所以，在检测太阳能电池片或者组件热斑的时候使用FLIR Ex系列红外热像仪是毋庸置疑的， "毒瘤杀手"可不是白叫的。

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员崔光磊带领的固态能源系统技术中心，在硫化物基全固态电池失效机理研究和性能提升方面取得重要进展。相关成果发表在《科学通报》(Science Bulletin )上。 　　由高理论容量的高镍层状正极材料和锂金属负极组成的硫化物基全固态锂金属电池有望解决目前商用锂离子电池能量密度低、安全性差等问题，是颇具前景的下一代高比能电池技术之一。实验研究表明，全固态电池存在循环寿命短、库仑效率低、容量衰退快等问题，影响了其进一步的发展与应用。由于缺乏合适的表征手段，全固态电池的衰退机制尚不清晰，因而需要准确、可靠的先进表征手段来剖析电极材料降解失效原理以阐明电池内在的衰退机制。 　　科研人员采用先进高分辨无损三维同步辐射X射线断层扫描成像技术(SXCT)，对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM)|Li6PS5Cl|Li固态电池衰退机制开展研究。实验结果表明，因正极电化学-机械力学耦合失效诱导的反应异质性产生不均匀的锂离子通量并传输到负极，进而产生不均匀的锂沉积、溶解行为及死锂的产生等。锂负极不均匀的电化学反应行为又反作用于正极并强化其反应异质性，形成一种正负极衰退互相促进的正强化机制。随着电池继续循环，正负极不均匀反应加剧造成结构破坏，同时正负极体积缩胀引起电解质的塑性变形，最终致使电池失效。对比实验表明，采用LiZr2(PO4)3 (LZP)对正极进行改性，有效抑制了正极的电化学-机械力学耦合失效，并显著提高了负极锂沉积-溶解均匀性和电解质的结构完整性。该工作揭示了硫化物基全固态电池中由锂离子传输动力学的动态演变引起的正负极之间正强化的衰退机制，首次提出了全固态金属锂电池正负极相互信赖、相互关联的失效行为，为进一步优化和发展全固态电池提供了新的思路和指导方向，并为开发下一代高能量密度与高安全性的高镍三元硫化物基全固态电池奠定了研究基础。 　　研究工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、中科院青年创新促进会和山东能源研究院等的支持。青岛能源所硫化物全固态电池失效机制研究获进展

中国科学技术大学马骋教授团队开发了一种用于全固态电池的新型硫化物固态电解质，其原材料成本仅14.42美元每公斤，不到其它硫化物固态电解质原材料成本的8%。该成果近日发表在国际著名学术期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。全固态电池有望克服锂离子电池难以兼顾续航和安全性的瓶颈，从而突破目前电池技术的玻璃天花板。固态电解质是成功构筑全固态电池的关键，性能优异的硫化物则被普遍认为最有希望实现全固态电池的实际应用。“日本丰田、韩国三星等知名企业，都在过去的十几年内对此类材料进行了大量的研发投入。”马骋说，但硫化物固态电解质的成本普遍超过195美元每公斤，远高于实现商业化所需要的50美元每公斤。这一问题的根源，在于硫化物固态电解质的合成需要使用大量昂贵的硫化锂(不低于650美元每公斤)。在此次研究中，马骋开发了一种不以硫化锂作为原料的硫化物固态电解质——氧硫化磷锂，该原材料成本仅14.42美元每公斤，具有很强的成本竞争力。据介绍，氧硫化磷锂保留了硫化物固态电解质独特优势。它和锂金属组成的对称电池能实现4200小时以上的室温稳定循环，而它和硅负极、高镍三元正极组成的全固态软包电池，在60℃下循环200次后，仍具有89.29%的容量保持率。马骋说：“我们的工作表明硫化物固态电解质的成本问题并非无解。氧硫化磷锂作为一种新材料，在性能上仍有望实现进一步提升，我们也在为此继续努力。”

在新能源行业蓬勃发展的背景下，动力电池作为核心组成部分，对碳硫分析的准确性和高效性提出了更高的要求。四川赛恩思仪器生产的高频红外碳硫仪受到电池制造行业内众多厂商的青睐，此次为比亚迪旗下弗迪电池交付两台高频红外碳硫仪。四川赛恩思仪器有限公司是一家专注于研发、生产和销售分析仪器的企业，多年来致力于满足不同行业的分析需求。赛恩思HCS-801高频红外碳硫仪凭借其卓越的性能和可靠性，成为行业内的翘楚。这款仪器采用了先进的红外光源技术，能够快速、准确地测量样品中的碳和硫含量，有效提升了动力电池制造过程中的分析效率。作为比亚迪旗下专注于制造动力电池的弗迪电池新能源有限公司，选择四川赛恩思仪器有限公司的高频红外碳硫仪，体现了其对质量控制和分析技术的高度重视。弗迪电池作为动力电池行业的龙头企业，凭借其先进的生产工艺和优质的产品，在市场上享有良好的声誉。与四川赛恩思仪器有限公司的合作将进一步巩固其在动力电池领域的领先地位。四川赛恩思仪器有限公司通过不断创新和技术升级，致力于为各行各业提供高质量、高性能的分析仪器。其高频红外碳硫仪（HCS-801）的成功应用于动力电池制造领域，展示了其在碳硫分析技术上的卓越能力。随着赛恩思仪器的引领，动力电池行业将进一步提升生产效率和产品质量，为推动新能源发展贡献力量。

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

p 　　随着社会和科技的发展，人类对电化学储能技术的需求日益增加，新兴储能系统——锂硫电池具有理论容量高、成本低、环境友好等优点，备受国内外研究者的关注。而研发高容量锂硫电池正极材料，对推动新能源动力汽车、便携式电子设备等领域的发展至关重要。 /p p 　　硫化锂(Li sub 2 /sub S)材料理论容量高达1166 mA h g sup -1 /sup ，是其它过渡金属氧化物和磷酸盐的数倍 其首次脱锂充电过程中所发生的体积收缩能给后续的嵌锂放电反应提供空间，保护了电极结构不受破坏 其可与非锂金属负极材料(诸如硅、锡等)组装电池，有效避免锂枝晶形成等问题所带来的安全隐患，是极具发展潜力的锂硫电池正极材料。然而，该材料电子/离子导电率低，反应中间产物多硫化物在电解液中的溶解引发穿梭效应等问题，限制了其在锂硫电池中的实际应用。 /p p 　　近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张跃钢课题组自主研发设计了原位扫描/透射电镜电化学芯片，实现了其对硫化锂电极充电过程的实时观测 在充分理解Li sub 2 /sub S充放电机理的基础上设计了高氮掺杂石墨烯负载硫化锂材料作为电池正极，并通过控制充电容量和电压，显著提升了Li sub 2 /sub S的容量利用率及循环寿命，相关成果发表在Advanced Energy Materials 杂志上。 /p p 　　研究人员为提高锂硫电池的容量利用率和循环寿命，通常会将硫填充至具有高比表面积和高导电性的多孔材料中(如：碳纳米管，多孔碳，石墨烯和碳纤维等)。张跃钢课题组在前期研究工作中发现氧化石墨烯上引入氮掺杂官能团，不仅可以有效减少多硫化物在电解液中的溶解，而且可优化多硫化物在沉积过程中的分布(Nano Letters，2014, 14, 4821-4827)。为了更好地改善Li sub 2 /sub S的容量利用率以及循环寿命，该团队利用原位表征技术研究了Li sub 2 /sub S溶解和再沉积机理，进而提出将最初活化电池电压调控到3.8 V，然后通过控制电压(1.7~2.4 V)和充电容量可有效阻止长链可溶性多硫化物的形成，该充放电调控方法让电极在充电过程中保留了一部分不可溶的Li sub 2 /sub S作为种子，使得Li sub 2 /sub S材料能够有效地活化和均匀地再沉积。此外，该研究通过在氮化处理前的氧化石墨烯表面包覆葡萄糖，有效增加了石墨烯的折皱率和弯曲率，进而为多硫化物提供了更多的负载位点 反应过程中利用氨水和高温氨气热处理的方法使得氮掺杂量提高至12.2% 该高氮掺杂石墨烯材料不仅具有高导电性，其表面氮官能团更能有效减少多硫化物的溶解，优化Li2S的均匀分布。利用该高氮掺杂石墨烯-Li2S复合正极材料所制备的锂硫电池在2000圈(1C)循环后其容量仍能保持318 mA h g sup -1 /sup (按硫元素重量折算为457 mA h g sup -1 /sup )，3000圈(2C)循环后仍能保持256 mA h g sup -1 /sup (按硫元素重量折算为368 mA h g sup -1 /sup )，是迄今为止所报道的最长循环寿命。 /p p 　　该研究工作首次利用了新开发的原位扫描电镜和原位透射电镜芯片技术实现了对硫化锂电极充电过程的实时观测，并在研究 /p p 　　Li sub 2 /sub S充放电机理的基础上，开发新的电压-容量调控机制，设计了一种新型的高氮掺杂负载硫化锂的电极材料，为高能量的Li sub 2 /sub S-C /Li 电池的应用打开了广阔的应用前景。 /p p 　　该项研究工作得到了国家自然科学基金重点项目、中国科学院千人计划人才专项的大力支持。 /p p 　　 a href=" http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201501369/epdf" target=" _self" title=" " 原文链接 /a /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201510/noimg/3d4cdfa8-d284-4598-81b3-9799a4671568.jpg" title=" 00000.jpg" / /p p 　　负载于单层石墨烯电极表面的Li sub 2 /sub S材料在LiTFSI-DOL/DME电解液中活化过程的原位观测SEM图 /p

p 　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合负极材料的钠型双离子电池。相关研究成果以Penne-Like MoS2/Carbon Nanocomposite as Anode for Sodium-Ion-Based Dual-Ion Battery为题，在线发表在Small上。 br/ /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/6177974b-2ba4-49ab-b8d7-66db7c701632.jpg" title=" 1.jpg" / /p p 　　锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、储能设备等领域。但由于锂离子电池的大规模应用加之锂资源的匮乏和分布不均，使锂离子电池成本日益攀升，难以满足未来能源存储的低成本、长循环寿命、安全可靠等要求。钠与锂有相似的物理化学性质，且储量丰富、成本较低，使得基于钠离子的二次电池体系的研究近年来受到广泛关注。然而钠离子半径较大，导致Na+在电极材料中扩散缓慢，从而影响电池的倍率性能和循环性能。 /p p 　　为改善钠离子电池的倍率性能和循环性能，唐永炳研究团队成员朱海莉、张帆等成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合负极材料的钠型双离子电池。该电池采用膨胀石墨作为正极材料，具有分级结构的MoS2/C纳米复合材料作为负极材料。由于这种具有分级结构的MoS2/C具有更宽的晶体片层间距，有利于提高Na+在其中的离子扩散速率，且碳层的引入提高了材料的电导率，使基于该MoS2/C纳米复合材料的钠型双离子电池具有良好的倍率性能和循环性能。结果表明，该电池在1.0-4.0V的电压区间，2C的电流密度下循环200圈后容量保持率为85%。这种新型钠离子电池在低成本、环保大规模储能领域，如清洁能源、智能电网等具有潜在的应用前景。 /p p 　　 span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 研究工作得到了国家自然科学基金、广东省科技计划项目、深圳市科技计划项目等的资助。 /span /p p br/ /p

随着电子设备和电动汽车的普及，锂电池的需求量迅猛增长。然而，伴随而来的大量报废电池问题也日益严峻。如何高效、安全、环保地处理这些报废电池，成为当前亟待解决的难题。面对这一挑战，锂云科技团队通过技术创新，成功开发出行业首创的电池机理孪生驱动的数字孪生运维模型，深度刻画电池机理、实现电池快速分选，为电池回收及梯次利用行业提供全新的解决方案。技术创新：高效精准的锂电池检测与分选技术 锂云科技团队开发的机理孪生驱动的退役电池快速检测技术，实现了检测效率提高20倍的突破。传统的满充满放方法不仅耗时，导致企业电费成本、厂房成本、人工成本等居高不下，而该团队的创新技术大幅缩短了检测时间，有效降低企业的成本，帮助企业大幅降本增效。同时，他们开发的高置性电芯一致性快速分选技术，使大规模退役电池筛选的一致性提高80%。通过先进的算法和检测手段，这项技术能够快速、准确地对退役电池进行检测和分类，大大缩短了检测时间，并有效降低了电池成组后的安全性隐患。团队精神：科研实力与环保热情的结合 锂云科技团队的成功离不开每一位成员的努力和奉献。团队负责人表示：“我们非常高兴能够取得这一重要突破，这是团队成员们长期以来刻苦钻研和不懈努力的结果。我们相信，这项技术将为解决锂电池回收和分选难题提供一种全新的思路和方法，强力助力该行业的发展！”未来展望：推动环保事业，助力可持续发展 锂云科技团队的创新成果在锂电池回收和分选领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断完善和推广，这项技术将被广泛应用，为解决报废电池带来的环境和资源问题提供有效解决方案。通过这项技术的应用，不仅能减少资源浪费和环境污染，还能极大地提高锂电池回收和再利用的效率，推动我国绿色产业的升级。 锂云科技团队的努力和成就展示了技术创新在环保领域的重要性和巨大潜力。未来，随着更多创新技术的出现和应用，我们有理由相信，电池回收及梯次利用行业将迎来更加光明的未来！

赛恩思仪器，深耕分析仪器行业，始终秉持提供创新、精准、可靠的仪器设备，以满足不同行业、不同领域的高标准测试需求。近日，赛恩思仪器为宁夏宝丰能源集团提供的一套双炉红外及一台高频红外碳硫仪已经顺利安装并调试完成，将为该集团的锂电池负极材料的检测工作提供有力的技术支持。赛恩思的碳硫仪能够精准地分析和测量样品中的碳和硫含量。这对于锂电池负极材料的质量控制极为关键，因为碳和硫的含量直接影响到电池的性能和寿命。与此同时，赛恩思的管式炉以其高的温度控制精度和均匀的加热特性，使得锂电池负极材料的热处理过程更加精准、有效。赛恩思仪器始终坚守“精益求精、追求卓越”的经营理念，以满足用户需求为己任。我们自豪地看到，我们的设备正在帮助宁夏宝丰能源集团实现其锂电池负极材料的优质生产，同时也在推动整个锂电池行业的技术进步。赛恩思仪器期待与更多的企事业单位合作，提供精准、可靠的分析检测仪器，为其研发和生产助力！

【科学背景】随着锂金属电池（LMBs）技术的发展，高能量密度电池的需求日益增加，LMBs因其有望实现超过500 Wh kg&minus 1的能量密度而引起了科学家的广泛关注。其中，电极/电解质界面在二次电池中的质量传输和能量转换效率起着关键作用。然而，由于锂金属负极（LMA）相关的挑战，如锂枝晶的形成和低库仑效率（CE），这一领域的研究面临着巨大的困难。特别是在界面处的锂离子（Li+）溶剂化结构与电场的相互作用研究方面，仍然存在诸多未解之谜。为了解决这些问题，各国纷纷启动了战略研发计划，以推动LMBs的商业化应用。例如，美国的Battery500联盟和中国的五年计划等。然而，尽管已有许多研究通过调节Li+溶剂化结构来试图优化固体电解质界面（SEI）的形成，如通过溶剂-盐电解质、弱溶剂化电解质和高熵电解质等手段增加接触离子对（CIPs）和聚集体（AGGs）的比例，这些努力在实际应用中仍面临着诸多挑战。电解质设计的目标是稳定电极/电解质界面，从而提高锂镀层/剥离的库仑效率，但在实际应用中，相似的溶剂化化学在不同条件下仍然会表现出不同的电化学性能。鉴于此，浙江大学范修林团队提出了一种介电策略，旨在通过调控界面电场下的Li+溶剂化物行为，解决LMA相关问题。具体而言，这一策略通过优化介电环境，保持阳离子-阴离子对在界面处的高振荡幅度，从而促进阴离子衍生的SEI形成，并减少电解质在电极/电解质界面的持续消耗。最终，这一研究成功地在工业锂金属软包电池中实现了PFB电解质的应用，并且实现了500 Wh kg&minus 1以上能量密度的电池设计，展示了介电调控策略在高能量LMBs中的巨大潜力。【科学亮点】1. 实验首次在锂金属电池中研究了阳离子溶剂化在电极-电解质界面的行为，揭示了外部和分子内电场对锂金属阳极适应Li+溶剂化物的协同效应。通过对带电界面上的阳离子-阴离子对的周期性振荡分布进行观察，发现低振荡幅度会加剧电解质的分解并增加表面阻抗。2. 实验通过提出一种新的介电策略，有效保持了界面上的阳离子-阴离子配位的高振荡幅度。这一策略通过调节界面电场，防止电解质过度分解，并促进形成稳定的固态电解质界面（SEI），从而提高了电池的库仑效率和能量密度。3. 实验成功在安时（Ah）级别上实现了一种能量密度为500&thinsp Wh&thinsp kg&minus 1的锂金属软包电池，验证了该介电策略在实际应用中的有效性。此研究为锂金属电池技术的发展提供了新的思路和方向。【科学图文】图1：界面电场随介质环境的演变。图2：分析CE对Li+电解液的依赖性。图3：Li+溶剂化物的界面动态。图 4: 实时Li+溶剂化与界面化学之间的相关性。图 5: 揭示微结构尺寸上的Li沉积。图 6: Li金属软包电池的电化学性能【科学结论】本文的研究揭示了阳离子溶剂化在电极-电解质界面上的复杂行为及其对电池性能的关键影响。作者发现，虽然阳离子溶剂化在体相溶液中已被广泛研究，但在电极-电解质界面上的机制仍不完全明确。研究表明，界面处的阳离子-阴离子对呈周期性振荡分布，且低振荡幅度会加剧电解质分解并增加表面阻抗。为了解决这些问题，作者提出了一种介电策略，通过在界面上保持高振荡幅度来稳定阳离子-阴离子配位，从而有效减少电解质消耗，提升电池性能。通过应用这一策略，作者成功实现了使用超低量电解质的锂金属软包电池，能量密度达到500&thinsp Wh&thinsp kg&minus 1。这一发现不仅优化了电池界面的电化学性能，也为电池技术的进一步发展提供了新的方向。本文的研究为如何调控固/液界面的电化学行为提供了宝贵的见解，对未来高能量密度电池的设计与应用具有重要的指导意义。参考文献：Zhang, S., Li, R., Deng, T. et al. Oscillatory solvation chemistry for a 500 Wh kg&minus 1 Li-metal pouch cell. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01621-8

p 　　由深圳市电池行业协会、深圳市新能源行业协会、江苏省动力及储能电池产业创新联盟、锂电百人会、充换电百人会主办，中国电力企业联合会电动汽车与储能分会、中国科学院电动汽车研发中心、深圳市机器人协会、东莞市锂电行业协会、深圳市智能制造协会、深圳市宝安区机器人智能装备行业协会、华中科技大学校深圳友会新能源与电池行业分会支持，上海贺励展览有限公司、贺励展览(深圳)有限公司、深圳百人会产业研究院承办的2020第四届深圳国际电池技术展览会，简称：深圳电池展IBTE，将于11月2-4日在深圳会展中心隆重开幕。此会是由深圳市电池行业协会倾力打造华南电池行业标志性展会，也是目前中国首屈一指的专业电池技术展，展会同期举办：深圳电动出行展、深圳储能技术展、深圳充电桩技术设备展、深圳市电池行业协会会员大会、第七届中国国际锂电暨电动技术发展高峰论坛、国际锂电关键材料(深圳)研讨会、第七届中国国际电动充换电产业大会、中国锂电池行业年度品牌评选活动。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/e1804e8c-45fb-4c1c-9b86-06ea88667b81.jpg" title=" 11.jpg" alt=" 11.jpg" / /p p 　　目前中国疫情防控形势总体平稳，经济长期趋势基本向好。2020深圳电池技术展将按计划如期举办，同时各项筹备工作已经准备就绪，按照中共中央政治局常务委员会3月18日召开会议，会议强调，要加强对国际经济形势的研判分析，及时制定有针对性的政策举措。要兼顾疫情防控和对外经贸合作，在落实防疫措施前提下为商务人员往来提供便利，保持国际供应链畅通，创新招商引资、展会服务模式，保障各类经贸活动正常开展。 /p p 　　自2月份国内疫情爆发以来，截止目前上半年全国取消或延期的展会多达400余场，电池产业链企业参展计划面临取消或延期，企业商贸受到严重影响。据主办方深圳市电池行业协会秘书长李小祎介绍，11月2-4日举办的2020深圳电池技术展目前正在井然有序地筹备各项工作。协会将继续联合带领电池行业上下游企业在深圳开展行业展览、论坛交流，促进电池行业健康有序发展。 /p p 　　经电池协会调研，6月-12月，企业参展信心指数最高的是11月份。由于国内第一季度和第二季度展会相继延期或取消，第三季度基本恢复正常，如完全正常还要看其他国家疫情控制情况来决定海外展商和观众信心，因此2020第四届深圳国际电池技术展览会承担着中国全年电池企业宣传的重要平台。自协会复工以来，全国电池企业咨询参展数量明显上升，并表示考虑积极参展，对此主办方因展商需求积极筹备扩大展馆面积。协会将全力保障全国电池产业链企业参展需求安排，帮助企业搭建商贸平台。 /p p 　　协会介绍 /p p 　　深圳市电池行业协会是在深圳市政府相关部门指导下，由市工信局、市安监局督办联合比亚迪、欣旺达、比克、路华、乾泰能源等龙头企业发起成立，成员包括新能源电池细分领域代表企业天劲股份、卓能、斯盛能源，银隆新能源、倍特力、DOFLY、迪比科、国巨能源、力莱科技、雄韬电源，春振新能源、大家帮新能源、NTEK、863检测、贝特瑞、新源材质、新宙邦、深圳斯诺、吉阳智能、赢合科技、大族激光、海目星、盛雄激光、四川金顶、华英阀业、佑顺发、融达信、厦门力巨、汇成真空、金珠激光、捷创自动化、必达信、龙鑫化工机械、赛默飞世尔、杰成镍钴新能源、施耐德电气、李群自动化、浩能科技、百泉河实业、赛伍应用技术、德佑威电子等300余家企业。协会在成立初期协助深圳市安监局制定锂电池行业安全管理标准，归纳安全检查要点内容，开展锂电生产、存储、使用的相关企业进行拉网式安全检查辅导工作，并根据先进经验在全行业树标杆，同时在市工信局的支持下，持续每年对全行业进行主题式培训。近几年深圳安全形势得到明显改善，未发生爆炸等重特大事故，中小事故发生率大幅下降。 /p p 　　协会宗旨：服务会员企业，促进电池产业的健康有序发展，协会职能：作为政府与企业的桥梁，协会在市经信委、安监局、消防公安局、人居环境委等政府职能部门的指导下，已完成行业发展规划，安全生产检查，行业培训等一系列工作，重点服务深圳市电池，新能源上下游企业，对电池产业的政策提出提议，承担电池安全生产准入，持证上岗、职称评审等工作，组织有关科研项目和技术改造项目的鉴定，开展技术咨询，标准制定、信息统计、人才培训等工作，为行业培育市场，组织国内国际展览交易会、论坛交流、协调企业生产、销售和出口工作中的问题、以及承接相关职能部门委托符合本会宗旨的其它事项。 /p p 　　2020深圳电池技术展，主办方定位全新升级，将继续引领电池行业全产业链的升级趋势，在产业升级和变革趋势下满足市场需求。2020第四届深圳国际(锂)电池技术展览会，正式更名为：2020第四届深圳国际电池技术展览会，简称：深圳电池技术展IBTE，深圳电池技术展专注于动力电池、储能电池、3C电池以及其它各类应用电池产业链发展。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/215ca89b-2762-4741-8819-68d971531a12.jpg" title=" 12.jpg" alt=" 12.jpg" / /p p 　 strong 　往届展会回顾与介绍 /strong /p p 　　IBTE发展三年，得到了国内外众多知名车企、电池、材料、设备企业的支持，如比亚迪、南网电动、北汽新能源、江淮新能源、广汽新能源、蔚来汽车、日产汽车、小鹏汽车、威马汽车、欣旺达、亿纬锂能、路华集团、天劲股份、3M、佑顺发、PNT、日置、基恩士、星源材质、中国航天、密友集团、融达信、硅宝科技、赛德力、优动能、上海骄成、宜宾锂宝、SCHOTT AG、HITACHI、逸飞激光、双元科技、江苏巨贤、锐科激光、斯威克、吉阳智能、烁普新材、鸿宝科技、海目星、盛雄激光 、江苏华大、华工激光、伊欧激光、创鑫激光、阿李自动化、康耐视等众多知名企业云集。2020深圳电池技术展企业参展需求高涨，超过50%以上会员单位表示积极参展，对此2020深圳电池技术展主办方将扩大推广宣传，以观众第一，拉动国内电池产业链贸易为第一，更好地服务展商，力争打造行业具有影响力的电池展览会。2020第四届深圳电池技术展览会预计规模将达5万平米，展商800家，观众3万人次，同时在疫情期间主办方还将大幅增加线上直播课题活动，发挥协会优势，增进行业交流，帮助企业在复工、生产、安全、技术、市场、政策等方面进行解读和分享。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/b77ca717-6389-4b53-84e6-1b0fe2a9aa20.jpg" title=" 31.jpg" alt=" 31.jpg" / /p p 　　 strong 电池行业的危机及机遇 /strong /p p 　　2020这场悄无声息看不见硝烟的“战疫”，必定是一个加速成员淘汰和加快产品细分升级的过程。 优胜劣汰，能够存活下来必定是最能适应环境变化，对行业变革有充分而清醒认知并全面调整自己的企业。 /p p 　　据统计，在中国、欧洲、日韩、美国等主要国家大力发展全球新能源汽车的背景下，全球动力锂电池市场近年来出货量保持高速增长的趋势。2019年全球动力锂电池出货量达163.2GWh，同比增长52.5%。未来几年，随着中国新能源汽车双积分制度的实施、欧盟国家和英国加速汽车电动化，特斯拉国产化加速发展，动力锂电池在新能源汽车终端的驱动下将保持高增长的趋势。预计到2025年，全球动力锂电池出货量将达669GWh，未来五年复合年均增长率达15.8%。 /p p 　　近日，工信部召开专题会，研究部署加快5G网络等新型基础设施建设。中国联通与中国电信随后披露，将联合集采不少于25万座5G基站，并计划在三季度前完成全部建设进度。中国移动2020年将斥资超过25亿元，采购通信用锂电池产品。中国铁塔近日也宣布将采购2GWh磷酸铁锂电池组。锂电池市场需求巨大，国内多家动力电池制造商开始布局5G市场，如宁德时代、国轩高科、亿纬锂能、鹏辉能源、中航锂电、欣旺达、比克等已经进军储能市场。主办方深圳市电池行业协会李小祎秘书长也表示2020年是一个特殊的年份，虽然危机重重，但是机会也无处不在，2020新基建、新商机，5G基站建设迎来快速增长，储能电池市场将迎来红利期。 /p p 　　在全国因疫情导致全面停工的几个月中，市场亟需更多的新品和新技术来引领，展会带来的新产品正是市场的强心剂，只有把握住这一机遇，才能在行业洗牌之后迅速打开市场。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/059fbf56-3e44-4e44-91e3-968476ca47e3.jpg" title=" 18.jpg" alt=" 18.jpg" / /p p 　 strong 　疫情过后，企业为何要参加展会? /strong /p p 　　1、参加展会有利于企业占领市场 /p p 　　如今，全国已经相继出台企业帮扶措施，政策鼓励措施，市场政策措施，相信被压抑的市场需求将在疫情结束后开始全面复苏!此次疫情带来的全国经济洗牌，正是企业传播品牌、加大市场渗透和占领市场的好时机!参加展会，加大宣传力度，能够让企业在疫情全面结束之后立刻占领处于“停滞”和“空白”的市场。 /p p 　　2、展会具有产品展示和行业风向标的作用 /p p 　　展会是一种企业展示产品、技术、品牌的平台，具有行业风向标的作用，对产品研发、拓展销售渠道、提升品牌知名度都有至关重要的影响。 /p p 　　3、展会为企业带来重要的上下游人脉资源 /p p 　　展会是人流、物流、信息流和资金流高度交互的平台，在上游原料供应商停工或倒闭、下游企业预冷或关停的情况下，如何打通上下游关系并发现新的合作伙伴是摆在所有企业面临的难题。展会具有建立人与人之间当面沟通的优越性，在疫情全面过去之后，展会为各个生产企业带来重要的上下游人脉资源，因此参加展会，就成为进行人员沟通和建立联系非常重要的平台。 /p p 　　4、加大企业线上推广 /p p 　　为更好地服务展商和观众，促进买卖双方的精准商贸对接，深圳电池技术展主办方将加大企业宣传力度，帮助企业主动出击!为参展企业提供线上增值服务，免费在第一锂电网门户网站、微信公众号平台进行线上推广。同时展会还将在百度、谷歌海外、今日头条、抖音、深圳电池技术展公众号以及众多合作行业媒体推广，帮助企业进行信息发布、品牌宣传。 /p p 　　疫情过后，最想见你，深圳电池展各项筹备工作准备就绪 /p p br/ /p

锂电池钴酸锂正极材料中的孪晶界引发的裂纹失效圆派科学内容简介钴酸锂是目前应用最为广泛锂离子电池正极材料之一，尤其是在便携设备和移动电子设备中的锂离子电池中，这得益于其优越的体积能量密度和稳定的循环性能。然而，其实际所用的能量密度仅占其理论能量密度的一半，仍然有很大的发展提升空间。提高能量密度最常用的办法是提升充电电压，利用更多的锂源，但这样做会迅速加快钴酸锂正极材料的失效，造成电池性能快速衰退，以及安全性问题。这其中的衰退机制繁多而且复杂，裂纹就是其中之一。本报告中，将介绍我们利用电子显微镜相关的分析技术，研究裂纹在钴酸锂正极材料中晶界处的形核和扩展机制，并探讨循环条件不同时，裂纹产生机制的相同和不同之处。为深入理解裂纹，这一普遍存在于层状正极材料中的失效机制，提供从原子尺度的理解认知，这一工作将有助于寻找合适的途径来抑制裂纹的产生。 2010年博士毕业于中科院金属研究所，2010-2013在日本NIMS从事博士后研究，2013-2017在美国太平洋西北国家实验室（PNNL）从事锂电池相关的透射电子显微学研究。于2017年10月加入北京工业大学固体微结构与性能研究所。研究领域是利用透射电子显微学研究锂（钠）离子电池材料的失效机理，基本结构和离子的传输机理。在相关领域发表SCI论文70余篇，包括9篇ESI高被引论文，论文总引用4000余次。以第一/通讯作者发表Nat. Mater., Nat. Energy, Nat. Nanotechnol., Nat. Commun.等在内学术论文20余篇。 直播内容概要 钴酸锂是成熟的第一代锂离子电池正极材料，是Goodenough于八十年代在剑桥大学发现，也正因此他获得了2019年诺贝尔化学奖。由于钴酸锂很好的电化学储能性能表现，主要是其体积能量密度，目前在小型储能移动设备被广泛应用，尤其是IT设备上，几乎是统治性的。研究钴酸锂，主要是提高其利用率，目前利用率还不到60%，研究目的是提高其理论容量到80-90%。钴酸锂的性能衰退机制有多种，主要是由于价态变化，成分改变和晶格畸变而引起的。本课题组主要从电子显微学来研究其失效机制。主要分两大类：体材料失效机制和界面失效机制。重点要提一下徕卡的三离子束切割设备，用这个设备，我们做到了很多用别的设备完成不了的工作，主要是EBSD看孪晶。我们发现用徕卡的氩离子束，加工面积特别大；通过与其它设备做对比，与FIB对比，通过EBSD观察，我们发现氩离子束对样品的损伤层确实比较好。如何实现对LiCoO2颗粒大面积、大数量的统计性观察？以确定孪晶界是否为普遍存在的缺陷结构我们想到了EBSD的方法，但EBSD需要样品非常平整，我们遇到了一个制样的难题，就是如何获得一个大量颗粒的平整样品？我们首先想到了FIB。但是FIB制样，最大的束流也只能切一个几十微米的区域。用FIB大束流高电压，有经验的人都知道FIB会产生很大的电荷累积效应。不能满足我们的要求，其一是它不能满足我们对数量的要求，其二它表面平整度不够，或表面损伤度太大，我们用EBSD分析，看不出来晶格取向。我们也用机械抛光的办法，做了半年时间，都没有成功。然后我们想到了氩离子束切割技术，偶然引进了徕卡，确实切出了不错的样品，切了五六个样品，目标达成。通过统计发现，在钴酸锂里面孪晶占比至少达到40%，孪晶含量或出现频率是非常高的。对高电压循环性能，孪晶会产生很大影响，这给钴酸锂材料学界产生了一个新的信息，因为之前大家认为钴酸锂是单晶，或没有意识到它是孪晶。如果不做成单晶，由于孪晶界的存在，它很容易造成高电压性能的衰退，这是我们对钴酸锂认识的提升。

岛津原子力显微镜铅酸电池 以铅酸电池和锂离子电池为代表的二次电池，为了提高充放电特性、耐久性等性能，一般会向电解液中添加添加剂。到目前为止，已有种类繁多而且性能优异的添加剂被广泛使用到各类二次电池中。然而，迄今为止，这些添加剂如何提高电池性能的原理仍不甚明了。观察电解质中负极附近的界面状态对于阐明添加剂的贡献很重要。 铅酸电池是一种具有多种优点的二次电池，包括出色的安全性、宽工作温度范围和大电流放电。由于这些原因，它们被广泛应用于不间断电源（UPS）设备、公共设施应急电源设备以及汽车发动机启停系统的启动电池，成为社会基础设施不可或缺的一部分。然而，铅酸电池在使用过程中会发生负极的硫酸盐化，并因此导致电池性能劣化。在电解液中增加添加剂可以缓解这一问题。磺化木质素是一种具有代表性的添加剂。然而，但木质素如何促进电化学反应和硫酸化的缓解直到现在仍未阐明。 SPM-8100FM使用调频(FM)方法可以检测到比传统原子力显微镜(AFM)更小的力。因此使用SPM-8100FM高分辨率原子力显微镜和电化学溶液电池，观察稀硫酸环境下铅的固液界面状态，有助于理解添加剂的作用原理。 以上两张图显示了在初始还原反应后对垂直于铅表面的截面进行成像得到的负极(铅)固液界面处的图像。图像的上半部分是电解液，图像下半部分变暗的位置是铅表面。探针检测到力（排斥力）的部分看起来很亮。 在左图仅有稀硫酸的情况下，在铅表面上方没有观察到明显的特异变化。但在右图中，使用“稀硫酸+木质素”的情况下，可以在铅表面上方看到明显的不同亮度分层，如图中红色箭头所示区域。判断该层为木质素-铅络合物，该层的存在有助于铅表面硫酸化程度降低，从而有效抑制了硫酸铅的结晶形成。木质素-铅层的与铅表面、液体部分的不同亮度对比表明探针已经深入到该层中，同时也表明木质素-铅层以柔软的状态吸附在铅表面。这是使用原子力显微镜第一次在铅表面上看到厚度为50nm至100nm的木质素-铅层。 该实验证明了用高分辨原子力显微镜对电化学表面进行观察的可能性，有助于获得更多的电催化过程中界面处的信息，从而提高我们对反应过程的理解。因此可以期待利用SPM-8100FM进行电解质的界面成像来分析其他类型的二次电池充放电过程固液界面处的状态变化。请点击查看视频：https://mp.weixin.qq.com/s/G-1nBKLAxmwPW3FUHYbouASPM-8100FM 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

加拿大ASD公司推出的痕量硫化物应用方案得到了强烈的市场反响。近期，我们升级了痕量硫化物专用气相色谱分析系统KA8000plus-S，该系统重点用于超痕量水平检测氢燃料电池用氢中的所有硫基化合物，具有无需预浓缩，直接探峰1~5ppb,检测限小于0.5ppb(以重复性计)，高稳定性、高灵敏度等优势，为痕量硫化物分析带来全新的解决方案。硫化物专用气相色谱KA8000plus-S该系统采用100％ASD自主技术及相关设备，其中增强型等离子体放电检测器Epd，可用于所有检测，包括已知难以分析的硫化合物和甲醛。与传统的SCD和FPD/PFPD相比，Epd技术是固态的，仅需要惰性的载气即可运行。对于包括H2S在内的硫成分，它也不需要预浓缩，直接测量样品浓度1~5ppb, 检测限案例：西南化工研究院实验室KA8000plus-S系统---氢燃料电池用氢质量分析方案特点 直接探峰1~5ppb，检测限 无需样品预浓缩 操作仪器不需要燃料气，只需氦气即可 高稳定性、高灵敏度方案基本配置◆ KA8000plus-S硫化物专用气相色谱仪 包括：SePdd 增强型等离子体放电检测器 PLSV 惰性6通阀+2ml惰性定量环◆ ASDPure载气体纯化器（出口杂质方案应用详情请联系：fzhu@asdevices.cn

近日，南方科技大学材料科学与工程系副教授谷猛团队通过使用超低剂量冷冻透射电子显微镜高分辨成像(Cryo-HRTEM)及断层层析技术(Cryo-ET)，揭示了醚类电解液锂金属电池中沉积锂以及SEI的纳米复合结构及三维形貌，相关研究成果发表在国际顶级学术期刊《先进材料》（Advanced Materials）。论文题目为“Cryo-Electron Tomography of Highly Deformable and Adherent Solid-Electrolyte Interphase Exoskeleton in Li-Metal Batteries with Ether-based Electrolyte”。电动汽车目前的续航里程非常有限，大大限制了其发展。开发具有高能量密度和长寿命的电池迫在眉睫。商用锂（Li）离子电池的能量密度在过去几十年中得到了显著改善，并且已经非常接近其上限值。能量密度的进一步大幅提高取决于对新型电极材料的创新。相比于商用石墨负极（~372mAh/g），体心立方锂金属（LiBCC）具有超高的比容量（高达~3860 mAh/g），可贡献更高的电池能量密度，使得电动汽车续航里程大大提高。但是，研究表明锂金属超高的化学和电化学反应活性导致电解液对锂金属（LiMetal）的腐蚀，引发锂枝晶生长，进而造成一系列问题。调节电解液和添加剂可以调节固态电解质界面（SEI）的结构和组分，抑制锂枝晶的生长。然而，SEI和LiMetal对电子束极其敏感，难以探测其原子尺度上的精细信息，对其三维结构的揭示几乎空白。在醚类电解液LiTFSI-DOLDME中，LiF和Li2O纳米晶形成并嵌入至聚合物基的SEI外骨骼中。同时，非晶锂与Li2O、LiF纳米晶及SEI碎片混合形成过渡区，因此LiBCC与SEI内部的润湿性极好（润湿角为零），异质成核能垒为零。Li优选[快速剥离，在半剥离状态下形成了八个暴露的{111}面。全锂剥离后，SEI空壳展现出惊人的变形性、韧性及应力承受力。图1. A, B半剥离LiMetal的形貌图 C电子衍射图案 D 剥离诱导的杯状表面原子模型两层薄至~40 nm的SEI壳可直接贴合而无机械损伤。图2. 全剥后的SEI形貌及残留Li超强润湿性使Li再沉积时，LiBCC片首先成核，随后延展至SEI空壳顶端，最后扩展其厚度。结合SEI极强的化学、机械稳定性，SEI可有效地抑制LiMetal与电解液间的进一步反应。故，醚类电解液的锂金属电池展现出如此优越的性能。此外，针对在第二次沉积过程中，SEI外壳的不均匀填充导致的形成枝晶和新的SEI的问题，本文提出一种“大胶囊”策略。该策略可将电池的库仑效率进一步提高到99%以上。加州大学圣地亚哥分校博士后韩兵与谷猛课题组博士后李相妍为本论文第一作者，谷猛与麻省理工学院教授李巨为论文共同通讯作者，南科大为论文第一单位。本工作得到了广东省创新创业团队、粤港澳联合实验室、深圳市发展和改革委员会项目、深圳市科技计划、深圳市发展和改革委员会主席基金、国家科学基金会的基金支持。

上海科技大学物质科学与技术学院刘巍教授团队长期致力于新能源材料的开发和应用，为高性能、高安全性的下一代电化学器件作出了重要贡献。近日，刘巍教授课题组在电致变色和固态锂金属电池领域又取得新进展。基于铌钨氧材料的水系Zn2+/Al3+电致变色电池电致变色储能器件(EESDs)融合了电致变色和类似电池的电能存储功能，可直观显示储能水平，有望用于下一代新型透明电池。然而，由于光学对比度小、循环稳定性和储能性差等不足，EESDs在实际应用中仍受到诸多限制。针对如上问题，刘巍课题组设计了一款 “自供能可视化电池”。该电池可应用在智能窗领域，通过不同颜色状态下对光和热的有效调节，帮助减少空调、照明系统的能源损耗，实现节能环保。同时，不同颜色状态之间的切换可通过正负极的短接(着色)和断开(褪色)实现，无需外部电场的驱动，极大扩展了器件的使用场景。着褪色过程中伴随着能量输出(褪色→着色)和回收(着色→褪色)的功能，其中输出过程(着色)产生的能量可驱动外部用电器运行，并可通过器件当前的颜色状态实时判断器件的能量存储情况(全透明为满电状态)。与传统电致变色器件不同的是，该器件采用水系电解液，不仅极大降低了器件构造价格，更增强了器件的安全性。除此以外，研究人员巧妙地选用电致变色行业新选手“复合铌钨氧化物”作为电致变色层，该材料可实现着色/放电和褪色/充电过程的连续稳定循环。该成果近期发表在学术期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上，上海科技大学2020级博士研究生吴聪为第一作者，刘巍教授为通讯作者，上海科技大学为唯一完成单位。 图1. (a)器件结构示意图 (b)器件在不同状态之间稳定切换 (c)器件在不同电解液中的性能对比。熔融盐修饰石榴石型固态电解质界面近年来，全固态锂金属电池因其更高的能量密度和更好的安全性受到了学术界和产业界的广泛关注。石榴石型的固态电解质因具有高离子电导率、宽电化学窗口以及本质安全性，成为当下颇具前景的材料之一。然而，石榴石型的固态电解质与电极之间的刚性接触阻碍了其实现电解质和电极的一体化。针对这一问题，刘巍课题组提出使用低熔点的熔融盐(Li,K,Cs)FSI来修饰石榴石型陶瓷电解质正极界面的方法。经过熔融盐修饰过正极界面的固态电池不仅能够在45至100 ℃的温度范围内工作，还能够搭配具有高面容量的LiFePO4正极以及高压正极LiFe0.4Mn0.6PO4，以进一步提高电池的能量密度。本研究为具有长循环的固态锂金属电池的界面设计提供了新的思路，并可进一步应用于钠以及钾金属固态电池的正极界面改性方法中。该成果近期发表在学术期刊ACS Energy Letters上，上海科技大学2022级博士研究生于佳萌为第一作者，刘巍教授为通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。图2. 使用(Li, K, Cs)FSI熔融盐作为正极界面层的准固态电池的示意图和制备流程图

本期预览 本文利用BAC-420A大型电池绝热量热仪对锂金属负极固态电池进行绝热热失控实验，评估该电芯的热稳定性和热失控危害。前言随着电动汽车的大规模发展，现有锂离子电池体系已不能满足日益增长的续航里程需求，亟须发展更高能量密度的电池体系。在众多的电池材料体系中，层状过渡金属氧化物-石墨负极体系的理论能量密度极限约为300Wh/kg。将纯石墨负极替代为硅基合金，则能量密度理论上限可提升至约400Wh/kg。而金属锂负极具有最低的电位和最高的理论比容量，被认为是电池负极材料的终极选择，锂金属电池能量密度的理论上限可达500Wh/kg以上。然而锂金属负极在传统液态电池体系中难以实现，金属锂和电解液界面副反应多，且负极容易产生锂枝晶，不满足电池循环寿命和安全性要求。将液态电池的电解液与隔膜替换成固态电解质所组成的全固态电池，被认为是解决锂金属负极应用的有效途径。固态电解质稳定性高、不挥发、不泄漏，并对金属锂具有良好的兼容性，因此锂金属全固态电池有望在实现高能量密度的同时解决锂电池本质安全问题，并且还具有成组效率高和模组结构简单等优势，因此中国在国家层面已明确提出了对固态电池的研发和产业化进程要求。图1 液态和全固态锂离子电池结构差异虽然目前固态电池仍然处于商业化早期阶段，但国内许多厂商的产品已接近量产状态。本文利用BAC-420A大型电池绝热量热仪对某厂商提供的锂金属固态电池样品进行绝热热失控实验，以评估固态电池的安全性。实验部分1. 样品准备电池样品: 锂金属全固态锂电池(20Ah)，满电。2. 实验条件实验仪器：BAC-420A大型电池绝热量热仪、电池充放电设备；实验模式：HWS-R模式、温差基线模式；记录频率：1~100Hz；自放热检测阈值：0.02℃/min；热电偶固定位置：电池大面中心点（样品热电偶）、正负极耳。实验结果1. 绝热热失控曲线图2 锂电池热失控温升曲线及温升速率-温度曲线锂金属固态电池的绝热热失控曲线如图2所示，可以发现该电芯的热稳定性与常规的液态高镍三元电芯类似，但热失控剧烈程度明显更高。锂金属固态电池的热失控过程表现出如下的特征：1. 自放热起始温度Tonset低：Tonset温度为74.42℃，与常规三元电芯相当甚至略低。通常认为固态电解质与正负极界面的热力学稳定性要优于液态电池内的SEI膜，因此固态电池的Tonset温度理应较高。上述现象有待明确电池体系后进行进一步探究。2. 热失控起始温度接近锂金属熔点：热失控起始温度TTR约为180℃，该温度下锂金属负极熔化，电解质与熔融锂金属发生界面反应，产生的氧气会诱发锂金属发生剧烈氧化反应，导致热失控发生[1]。根据图2b，到达TTR之前电芯升温速率出现明显下降，与负极熔化过程相对应。3. 热失控剧烈程度显著高于液态电池：该电芯的热失控最高温度Tmax无法有效测定。这是由于热失控瞬间，用于温度采样的N型热电偶迅速发生熔断。考虑到采用的N型热电偶的熔点为1330℃，因此该电芯的Tmax明显超过三元9系液态电池的数值（1100-1200℃）。针对该电芯的检测需求，后续需更换熔点更高的铂基热电偶。同时，估算该电芯热失控瞬间的温升速率达到50000℃/min以上，超过目前已知的所有液态锂电池。图3 样品锂电池热失控过程监控视频另外，从热失控瞬间的监控画面可以看到，该固态电池的热失控爆燃持续时间短，爆炸冲击威力大。随着能量密度的提高，电芯热失控能量释放速率也显著增大。实验结论本次实验利用BAC-420A大型电池绝热量热仪对某型号的锂金属负极固态电池进行了绝热热失控特性评估，相关实验数据表明该电芯的热稳定性与液态高镍三元电芯相当甚至略低，同时热失控剧烈程度明显高于已知液态电池，因此针对该电芯应制定更为严苛的热管理策略。引用文献[1] Vishnugopi B S , Hasan M T , Zhou H , et al. Interphases and Electrode Crosstalk Dictate the Thermal Stability of Solid-State Batteries[J]. 2022..

第一作者：Shuyan Ni，Jinzhi Sheng通讯作者：周光敏，丘陵 通讯单位：清华大学深圳国际研究生院背景介绍：锂金属是下一代高能量密度可充电电池负极的终极选择而备受关注。然而，不可控的枝晶生长、死锂的形成以及锂金属负极的大体积变化会导致严重的安全隐患，例如短路、起火甚至爆炸。引入锂宿主材料可能是缓解上述问题的优异策略，氧化石墨烯（GO）薄膜具有优异的亲锂性，这对于在合成过程中实现均匀的熔融锂注入和电池循环中的低锂成核势垒至关重要。然而，用作锂宿主的全致密GO薄膜存在许多问题。金属锂倾向于在电极的上表面沉积和剥离，且沉积的锂金属会阻碍电解液的进入和离子传输，导致枝晶生长、SEI破裂和内部电极表面的损失。值得关注的是，电极中不那么曲折的离子传输路径会在电解液中产生低的锂离子浓度梯度和均匀的电极电流密度。成果介绍：鉴于此，清华大学深圳国际研究生院周光敏副教授和丘陵副教授等人采用连续离心铸造法制备了大面积氧化石墨烯（GO）作为锂金属的宿主，然后使用3D打印模板通过简单的冲压方法在其中制造对齐的微通道。GO基体有效地调节了锂的沉积/剥离行为，而对齐的通道均匀地分布了锂离子通量并提供了短的锂离子扩散路径。同时，Li/多孔GO复合材料具有柔韧性，其可控厚度为50至150µm，对应的容量为9.881至27.601 mAh cm-2。结果表明，所制备的负极在循环100小时后具有30 mV的低过电位，≈3538 mAh g-1的高容量（理论容量的91.4%），以及匹配LiFePO4正极在高达50 C的倍率下展现出优异的循环性能。此外，多孔GO/Li电极还与其他正极配对并用于软包电池，表明其适用于各种高能电池系统。相关论文以“Dendrite-Free Lithium Deposition and Stripping Regulated by Aligned Microchannels for Stable Lithium Metal Batteries”为题发表在Adv. Funct. Mater.。研究亮点：1. 耦合亲锂和结构设计，得到的电极具有柔韧性，可以多次折叠和展开，厚度可控。GO中排列的通道能够均匀分布锂离子通量，提供更短的扩散路径；2. 复合负极具有低于30 mV的低过电位和超过400小时的长寿命。组装了与 LiFePO4正极匹配的电池，在20 C的高倍率下具有93 mAh g-1的容量和超过600 次的长循环寿命；3. 与LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极配对时，其容量为117.9 mAh g-1，并在150个循环后保持稳定；图1. GO致密薄膜的制备及表征图2. GO/Li电极的锂沉积/剥离过程图3. 循环过程中的极化测试图4. 循环前后的形貌和阻抗演变图5. 全电池测试Shuyan Ni, Jinzhi Sheng, Chang Zhang, Xin Wu, Chuang Yang, Songfeng Pei, Runhua Gao, Wei Liu, Ling Qiu,*Guangmin Zhou*，Dendrite-Free Lithium Deposition and Stripping Regulated by Aligned Microchannels for Stable Lithium Metal Batteries，2022来源：顶刊收割机，转载目的在于传递更多信息，如涉及作品内容、版权或其它问题，请于我司联系，我们将在第一时间删除内容！

p style=" text-indent: 2em " 随着整车续航要求的提升，高能量密度的三元电池需求量显著提高。预计2020年搭载三元电池的新能源汽车有望达到180万辆，占新能源汽车总量比例超过90％。我们测算，2018年预计国内新能源汽车对三元电池有望超过28GWh的需求量，对应市场规模超390亿市场规模。到2020年，三元动力电池需求量将增长至76GWh，对应市场规模超800亿，2018－2020年需求量CAGR约为39％，2018－2020年市场规模CAGR约为27％。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/fdafb790-9801-4b9f-9b4d-ca8faf162487.jpg" title=" 动力电池格局分析：三元锂趋势明显1.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " 2011－2017年全球动力电池市场需求量及增速情况 /p p style=" text-indent: 2em " strong 中国动力电池出货量 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 伴随电动汽车于2011年在我国起步，动力电池行业步入发展初期，年出货量低于1GWh且仅维持小幅增长据前瞻产业研究院发布的《动力电池PACK行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》数据显示，随着2014年补贴政策推出，行业进入爆发式发展期。动力电池出货量从2014年的5．9GWh攀升至2015年的17．0Gwh，同比增长接近2倍。2016年中国动力电池出货量达30．5GWh，同比上年增80％。总体而言，作为新能源车产业链的关键环节，动力电池行业将长期受益新能源汽车的销量和渗透率增长。2017年动力电池累计出货39．2GWh，同增30％以上。结合新能源车产销预测2018～2020年动力电池将延续高增长，CAGR约30％。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/17c1d3ee-9014-48de-ba43-87343c7e51d1.jpg" title=" 动力电池格局分析：三元锂趋势明显2.jpg" / /p p style=" text-indent: 0em " /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " 2011－2025年中国动力电池组出货量及增速情况 /p p style=" text-indent: 2em " 自2014年之后，动力电池装机进入爆发增长期，动力电池的回收问题也逐渐提上日程。一般家用乘用车以及电动客车电池会在5年左右退役，出租车和物流车动力电池一般2年就会退役。据此判断，从2018年开始，我国将会有大量的动力电池进入报废期。 /p p style=" text-indent: 2em " & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " strong 乘用车是主导市场，三元锂趋势明显 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 2017 年1－10 月国内动力电池装机总量约18．1GWh，其中乘用车电池装机量达9．8GWH，占比54％（客车占比30％，与用车占比16％）。仍电池类型来看，乘用车三元锂电池占比达到了70％左右，高二2016 年的52％，动力电池往三元锂方向发展的趋势明显。 /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/244a82b1-519d-4956-8b6c-de734a93ef76.jpg" title=" 动力电池格局分析：三元锂趋势明显3.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " 2017年前10个月不同电池装机情况统计（单位：GWh） /p p style=" text-indent: 2em " 在三元动力电池领域，竞争格局相对分散；宁德时代市场占有率23．0％排名第一，比兊动力（10．1％）、孚能科技（7．1％）、比亚迪（5．3％）分列2／3／4位，CR5约为49．4％。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 动力锂电池行业发展方向 /strong & nbsp /p p style=" text-indent: 2em " 鼓励动力电池向高能量密度技术方向发展，2017 年3 月发布的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》，明确了到2020 年的目标是动力电池单体比能量超过300Wh／kg，系统比能量力争达到260Wh／kg。我国目前的动力电池系统比能量平均水平约为115Wh／kg，不260Wh／kg 的目标值仌有较大差距。因此，不断更新电池技术，提升电池能量密度，将会是动力电池企业的核心竞争力。 /p p style=" text-indent: 2em " 提升电池能量密度的补贴门槛，符合政策鼓励使用高能量密度电池的大方向。不管未来政策如何发化，技术的不断革新和控制成本的能力将会是动力电池企业的核心竞争力。 /p

p 　　“未来五年，锂电池行业将迎来大发展，或能持续十年的好光景。而以三元主导，金属固态电池将获得进一步发展。”知名锂电材料及产业化专家肖向前日前表示。3月30-31日， “2018中国新能源汽车动力电池先进技术高峰论坛”在上海举办 在活动间隙，肖向前接受了记者的采访，深入分析了未来锂电材料及新能源行业的发展方向。 br/ /p p 　　近几年，全球新能源汽车产业取得爆发性增长。我国新能源汽车产业受政策扶持，2017年销量高达77.7万辆。受益于电动汽车爆发式发展，动力类电池需求增长速度远超过3C数码类和储能类电池，未来市场空间巨大。预计2020年，中国动力锂电池产业规模有望突破1600亿元，可以说中国锂电市场已经提前步入动力电池驱动时代。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/774ef100-d291-4476-98ab-c214a8cfe4db.jpg" title=" 02083047965748.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　锂电材料及产业化专家肖向前 /p p 　　肖向前深耕新能源领域20年，现为青岛乾运高科新材料股份有限公司高管。当回顾锂电池行业的发展，肖向前感叹这几年的进步之快，可以用“惊人”“飞速”来形容。 /p p 　　1972年，M.Stanley Whittingham等人联合研发锂离子电池，然而在30年左右的时间里都处于实验室阶段，由于技术和成本等因素，无法实现产业化和商业化。一直以来，动力电池还是由铅酸电池主导，随着电子产品的发展，固态电池或胶体电池有了长足的进步，3C行业主要用镍氢电池，但其能量密度受制于材料本身的局限性，成本无法有效大幅降低，循环次数及“记忆性”使其寿命大大受限，环保等一系列问题决定了这只能是阶段性使用，必须开拓新的方向。 /p p 　　进入21世纪，经历长期的摸索，业内逐渐确立了锂离子电池的发展方向，但在具体方向上还没有确立，仍处于摸索状态。“因当时的技术原因，主要用钴酸锂做正极材料，但钴酸锂价格昂贵、有很大的毒性、环境污染大、循环性能差，也只能暂时用于3C电池，手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的电池多是钴酸锂作为正极材料制备的。” 肖向前介绍说，“新能源汽车及储能行业使用量较大，远远大于3C行业，钴酸锂用钴量大，而钴的有限性也难以支撑。” /p p 　　随着锂电池大方向基本明确，空间巨大，只是具体金属配比方向上需要技术探索。为此，我国在2004-2006年出现了第一波发展热潮，就像当初光伏行业一样的热潮，但它还算健康，并非简单盲目。以比亚迪为代表的公司大力投入，当时单是比亚迪就宣布投入50亿元进行磷酸铁锂的研发。国际上，日本三井、松下，韩国三星领先，国内同它们差距两年左右。 /p p 　　“因投资有过热之嫌而广为业内诟病，但投资极大地促进了技术进步，使中国成为锂电行业主要国家。同时，技术进步、国家政策、国内市场、潜在需求等决定了行业相对健康，不会走光伏行业的老路。”肖向前认为，随后行业尽管进入整合期，但技术进步没有停下脚步，磷酸铁锂、锰酸锂的逐渐成熟，推动了行业的发展。2010年前后，业内逐渐认识到三元和锰酸锂将是具有前景的锂电池正极材料。经历两轮整合后，2015年国家公布新能源汽车发展政策，补贴力度较大，行业迎来大发展机会。 /p p 　　肖向前表示，三元方向明确，同时伴随着技术的快速进步，近年来电池的成本平均以15-20%的速度下降，很快将达到不用补贴电动车也有竞争力的时代。三元是个广义的概念，目前国内主流的523将过度到622，当然622也是个过度，最后将升级到811。高镊三元NCA镍钴铝酸锂、NCM镍钴锰酸锂等实验室技术续航里程可达500公里，特斯拉宣布近900公里，5V锰酸锂也是正极材料的一大突破，但配套技术还需要突破，如高端电解液、电芯等。 /p p 　　在肖向前看来，现在国内和国外的差距主要在纯度上，在成品率上，所以做出的高端电池价格不占优势。行业技术进步之快，每年都有明显的进步，甚至按季度计，结合材料易得、安全性、低成本、比容量、便携性、使用方向等需求，未来必将是依需求不同的百花齐放式发展。而负极材料也将发生大的变化，金属固态锂电池将可能是非常有潜力的方向。“当前磷酸铁锂、三元等锂离子电池在放电过程中，电芯温度逐渐上升，绝对的安全性难以通过电池自身解决，金属锂固态电池是锂电的终极目标。” /p p 　　“行业的未来必将更加成熟，前景更加光明，能源将发生革命性变化，可再生、分布式、储能系统、智能化将形成全新的绿色能源生态循环系统。”肖向前判断说。 /p

负极材料作为锂离子电池的核心材料，对锂离子电池的能量密度、充放电性能、循环性能、生产工艺等起着至关重要的作用。负极材料的主要技术指标包括粒度、比表面积、振实密度、真密度、灰分、pH值等。其中，粒度分布作为负极材料的重要技术指标，它还影响比表面积和振实密度，从而影响锂离子电池的生产工艺和综合性能。一、粒度分布对锂离子电池性能的影响负极材料的粒度分布主要从以下几个方面影响锂离子电池的生产工艺和性能：1、粒度分布影响体积能量密度负极材料的颗粒大小应当具有合适的粒度分布，体系中的小颗粒能够填充在大颗粒的空隙中，有助于增加极片的压实密度，从而提高电池的体积能量密度。2、粒度分布影响充放电性能负极材料的颗粒越小，锂离子嵌入时所需要克服的范德华力也就越小，嵌入越容易进行，而且颗粒越小，锂离子嵌入和脱出的通道越短，越有利于快速达到充分嵌锂状态，从而具有更好的充放电性能。3、粒度分布影响循环性能实验表明，颗粒越小的石墨负极有较大的初次容量，但不可逆容量也较大；随着粒径增大，初次充放电容量降低，不可逆容量减少。同时，石墨颗粒越小，与电解液接触的比表面积越大，初次充放电过程中形成的SEI膜所消耗的电荷就越多，不可逆容量损失也就越大。因此，合理的粒度分布不仅能够提升锂离子电池的初次容量和初次效率，而且能够提升锂离子电池的循环性能。4、粒度分布影响生产工艺负极材料的粒度分布会直接影响电池的制浆和涂布工艺。在相同的体积填充份数情况下，材料的粒径越大，粒度分布越宽，浆料的黏度就越小，这有利于提高固含量，减小涂布难度。颗粒的粒径以及分布宽度对浆料黏度的影响二、负极材料对粒度的要求在负极材料相关的标准中，对材料颗粒的粒度分布提出明确的要求，具体如下：三、欧美克高性能激光粒度分析仪如何满足锂离子电池材料粒度检测要求负极材料的研发、生产及来料检验普遍采用激光粒度分析仪进行粒度检测，选择高性能的激光粒度仪是获得准确粒度分布信息的重要保证。对于一款高性能的激光粒度分析仪，往往采用合理的光学结构、高性能的光电元器件以及科学的反演模型，从而体现出良好的重复性、重现性、真实性、分辨率等测试性能。珠海欧美克仪器有限公司从1993年开始从事激光粒度分析仪的研发、生产和应用，积累了丰富的激光粒度分析仪研发、生产和应用经验。从1999年开始，欧美克激光粒度分析仪系列产品在锂离子电池研发、生产领域逐步获得行业认可。下面，从几个小案例管中窥豹，看看欧美克如何匠心智造每一款产品，又是如何站在行业应用的角度为用户提供粒度解决方案的。1、大角散射光的球面接收技术（DAS）的应用确保散射光能信息的准确获取对少量的大/小颗粒及样品各个粒径组分的准确识别，需要仪器制造商在无盲区光学设计、高精度元器件、装配工艺、算法及软件智能控制上不断优化，提高产品分辨能力。例如早先的激光粒度仪将多个光电转换元件探测通道放置在一块或两块平面上，然而傅立叶透镜的聚焦面通常呈弧形分布，平面布置的探测器很难将所有角度的散射光能信息都准确地聚焦获取。以欧美克LS-609型激光粒度分析仪为例，在散射光能探测器的设计时，将常见的失焦影响较大的多个大角探测器通道以分个独立的方式放置在与其散射角相对应的傅立叶透镜焦点位置，保证所有散射光角度的信号都是无混杂的，提高了散射光分布角度分辨能力。与此同时，各个独立的探测器有利于在探测器上布置杂散光屏蔽装置，同时也防止了散射光在不同探测器上的相互干扰，进一步降低系统的噪声，提高细微差异的分辨能力。大角散射光的球面接收技术（DAS）2、优良的测试性能准确反映出测试样品的细微差别（1）Topsizer对粉体材料的大、小颗粒具有高超的分辨能力欧美克Topsizer激光粒度分析仪测试含有少量大颗粒的石墨原材料的粒度分布图和粒度分布表如下图所示，可以看到对于体积含量在0.5%以下的极少量60-100μm的颗粒，以及体积含量在1%左右的2μm以下颗粒，均能够灵敏的检测出来其详尽的粒度分布。显示了Topsizer对粉体材料的大、小颗粒具有高超的分辨能力，对于电池产品的安全性能和容量性能有更准确的指导意义。如果对于对少量小颗粒特别关注，在软件上，甚至可以采用数量分布替代体积分布的计算方法，进一步放大小颗粒的权重，对小颗粒数量上的变化进行更易识别的测试和生产质控。但需要注意的是，对于分布较宽的样品，由于大小颗粒在尺寸上差异本身就很大，同样体积的大小颗粒的数量相差将会异常大，取样和分散测量上的少许波动会导致测试结果数量分布上较大的偏差。下图是应用欧美克Topsizer激光粒度仪对D50为0.1μm左右的超细隔膜材料氧化铝的粒度测试粒度分布图。（2）LS-609激光粒度仪具有优良的重现性下图是欧美克LS-609激光粒度仪对磷酸亚铁锂3次取样分散测试粒度分布的叠加图，及特征粒径的统计结果，显示该仪器对磷酸亚铁锂的测试拥有优良的重现性。 此外，不同使用环境还可以选配不同的进样器，分析软件还具有用户分级、权限管理、数据完整性及可追溯功能，欧美克激光粒度分析仪真正做到了性能可靠、操作简单、维护量少，是值得信赖的高性能激光粒度分析仪。参考文献【1】沈兴志，珠海欧美克仪器有限公司，高性能激光粒度分析仪在电池材料测试中的应用【2】珠海欧美克仪器有限公司，激光粒度分析仪在锂离子电池行业中的应用【3】苏玉长，刘建永，禹萍，邹启凡，中南大学材料与工程学院，粒度对石墨材料电化学性能的影响【4】旺材料锂电，锂离子电池负极材料标准最全解读【5】中国粉体网，粒度对负极材料有什么影响？

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应与环境友好等众多优点，已经在智能手机、智能手环、笔记本电脑等消费电子领域获得广泛应用。在纯电动汽车、混合动汽车与增程式电动汽车领域正在逐步推广。锂离子电池由正极、负极、电解液与隔膜等部分组成。正极与负极材料的性能直接影响电池的使用性能与寿命。正负极材料中的碳、氢、氮、硫与氧的含量测试显得非常重要，尤其是碳作为负极材料真正起电化学活性的组分，其含量至关重要。德国元素elementar 元素分析仪的卓越性能，可实现CHNS+O的全方面精准分析，为锂离子电池的发展保驾护航。德国元素elementar有机元素分析仪-石墨烯材料中碳、氮、氢、硫、氧元素的测定UNICUBE 有机元素分析仪根据 Q/JSGL 005-2014《石墨烯材料 碳、氢、氮、硫、氧元素含量测定方法》标准方法，采用元素分析仪高温催化燃烧法测定石墨烯材料中的碳、氢、氮、硫元素含量；高温裂解测定石墨烯材料中的氧。石墨烯是一种新型材料，不易燃烧。高达10mg的石墨烯取样量更是对仪器性能的严苛考验。德国元素elementar有机元素分析仪，可配备高性能燃烧炉与红外检测器，实现对石墨烯样品中的高碳、低硫元素进行高精准的测量。德国元素elementar-inductar CS cube 红外碳硫仪-磷酸铁锂中碳硫元素的测定依据YS/T 1028.4-2015 《磷酸铁理化学分析方法 第4部分：碳量的测定 高频燃烧红外吸收法》，采用高频红外碳硫仪对正极材料—磷酸铁锂中的碳进行测定。磷酸铁锂是锂电池的一种正极材料，其碳与硫的准确分析是至关重要。Inductar CS cube 高频红外碳硫分析仪不仅可以实现操作流程的简单化，亦可实现结果的高精准。满足锂电客户的测试需求。德国元素elementar开发的碳硫分析仪在获得高度准确数据的同时，还具备简单易用、清洁和自动化流程等特点，给用户带来全新的金属和无机材料中的碳硫分析体验。inductar CS cube碳硫分析仪充满先进和创新的理念，让碳硫分析更加简便，而且结果更为可靠。德国元素elementar-enviro TOC 总有机碳分析仪-硫酸盐溶液中TOC总有机碳的测定对于电池级硫酸盐，按照北京资源强制回收环保产业技术创新战略联盟团体标准“电池级硫酸锰溶液”、“电池级硫酸镍溶液”、“电池级硫酸钴溶液”，硫酸盐中的油分可通过TOC分析仪进行测定。德国元素elementar-enviro TOC 总有机碳分析仪，采用高温燃烧法对样品中的有机化合物进行完全燃烧分解，确保化合物中的所有碳得到全部释放，采用宽范围红外检测器进行高精度测定。整个过程实现高通量、快速、简单、精准的测定。德国元素elementar-inductar CS cube 红外碳硫仪-碳化硅中碳硫元素的测定碳化硅是一种无机碳化物，化学式为SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐电阻炉高温冶炼而成。在锂电行业中，用纳米硅粉做成纳米硅线用在充电锂电池负极材料里，或者在纳米硅粉表面包覆石墨用做充电锂电池负极材料，提高了充电锂电池 3倍以上的电容量和充放电循环次数。inductar CS cube在碳化硅中碳硫的分析上展现出了出色的精度和准确度。inductar CS cube 操作简单，使用方便，对于该类质量控制是非常理想的一款仪器。德国元素elementar 在125年前（1897年），就一直致力于元素分析领域的发展，并于1904年，成功研发并推出第一台元素分析仪。1923年，Fritz Pregl凭借Heraeus（德国元素的前身）分析技术，在微量元素分析基础研究中取得突破性进展，荣获诺贝尔化学奖。作为引领元素分析的技术主导者，德国元素elementar 历经125年的传承和创新，德国元素研发并推出了满足各个领域分析需求的元素分析仪。