固体电解质

聚电解质多层膜(PEMS)是采用层层组装（layer-by-layer）方法制备而成的-将携带相反电荷的聚电解质以交替的方式沉积到固体表面上的过程。聚电解质膜的组装，及其构成的多层膜结构，可以用QSense的QCM-D技术来分析。这里我们将展示它是如何做到的。

石榴石型Li7La3Zr2O12（LLZO）室温下具有高离子电导率，是最具市场化潜力的固态电解质材料之一。本文使用岛津X射线衍射仪测试了掺Ta锂镧锆氧固态电解质材料，物相解析显示样品为立方相LLZO；完成了Rietveld精修，拟合结果良好，Rwp值为6.1%，通过Rietveld精修得到晶胞参数为1.29327nm，该参数与锂镧锆氧材料电化学性能密切相关；本文可为锂镧锆氧电解质材料的研发和生产质量控制提供参考。

用电化学测试法分别考察了“羧甲基纤维素钠(CMC) + 4 mol/ L KOH”和“聚丙烯酸(PAA) + 4 mol/ L KOH”胶体电解质对铝阳极的电化学性能影响。结果表明:铝在215 %PAA 胶体电解质中的电化学性能比在CMC 胶体电解质中的好 在215 %PAA 胶体电解质中分别添加0150 mmol/ L Na2SnO3 、0105 mmol/ L HgCl2 和0180 mmol/ L K2MnO4 ,对铝的缓蚀、活化作用都有所改善,效果最好的是Na2SnO3 ,K2MnO4 次之。

锂离子电池（LIBs）在历经几十年的快速发展后，其能量密度已接近理论极限（300 Wh kg-1），这促使了锂（Li）金属化学的复兴。实际上，由于锂金属电池（LMBs）存在脆弱的固体电解质界面（SEI）和脱溶时效等因素，导致枝晶生长和与集流体分离的非活性Li（也称为“死锂”）的形成，使LMB的实际应用一直停滞不前。

本文介绍了一种使用 Agilent 5800 电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP-OES) 分析固态电解质锂镧锆钽氧 (LLZTO) 中主量元素的方法。该方法具有较宽的线性范围和优异的灵敏度；且 4 h 稳定性实验结果表明，该方法具有出色的稳定性（结果相对标准偏差小于1%）。该方法适用于准确定量固态电解质 LLZTO 中的主量元素。

拉曼光谱技术可以实时原位跟踪电池中离子浓度的变化，进而确定离子的扩散系数以及离子迁移数，在固态电解质电池分析中经常大显身手。同时越来越多的锂电研究都用到拉曼光谱技术。想要详细了解这些，您就跟我们一起走进拉曼篇（2）——固态电解质锂电池的原位研究吧！

在制备电解质时，马弗炉可以用于烧结电解质粉末，以形成致密的电解质陶瓷。在烧结过程中，马弗炉可以提供高温环境，使电解质粉末在高温下发生烧结反应，形成致密的陶瓷结构。在制备阳极材料时，马弗炉可以用于制备阳极粉末。在制备过程中，马弗炉可以提供高温环境，使阳极粉末在高温下发生烧结反应，形成致密的阳极材料。

电解质水中微量元素含量很低，测定方法要求具有较高的灵敏度、特异性、准确性，多采用原子吸收分光光度法、化学比色法。随着电感耦合等离子体技术的不断发展，电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法受到越来越多的青睐。本文建立采用电感耦合等离子体发射光谱法测定电解质水中微量元素Ni、Pt、Ti元素的方法，供相关人员参考。

铝电解质分子比的分析是电解铝行业的难点，需要准确定量电解质中O、F、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe、Li等元素含量，对XRF轻元素灵敏度与稳定性有极大的挑战。单波长激发-能量色散X射线荧光光谱仪（HS XRF）采用双曲面弯晶单色化聚焦激发技术，大幅提升轻元素检测灵敏度，结合快速基本参数法（Fast FP）精确计算元素间吸收-增强效应等，开创性改变铝电解质分析难点，为电解铝行业提供高效可行的分析方法。

以立方石榴石型Li7La3Zr2O12 (LLZO)作为固态电解质的固态电池（SSB），具有高锂离子电导率、低电子导电率（EC）、高机械和热稳定性以及宽电化学窗口等特点，有望成为推动下一代储能技术腾飞的“种子选手”。

研究LiPF6、LiClO4和LiBF4这3种电解质对LiCoO2材料界面特性的影响. 结果表明:化成后的LiCoO2表面存在固态电解质膜(SEI膜) 在不同成分的电解液中,LiCoO2表面SEI膜的形成电位、形貌特征以及材料的可逆容量、平均放电电压和电化学反应阻抗不同.

自从1992年G. Decher和其同事提出聚电解质多层膜的概念，这种多层膜就因其广泛的应用领域受到了极大的关注。而使用QCM-D这种测试质量精度到ng/cm2的仪器，聚电解质多层膜的自组装过程可以被实时的监测。此外，耗散值对于分析聚电解质多层膜的粘弹性和结构变化也被大量应该，比如监测高分子交联程度。

用电化学方法研究了在“4 mol/ L KOH + 210 %聚丙烯酸(PAA) ”中,添加剂聚乙烯醇( PVA) 和Na3 PO4 对铝阳极电化学性能的影响。当添加2 %PVA 或8 %Na3 PO4 添加剂时,刚好能使“4 mol/ L KOH + 210 %PAA”成为胶体。与“4 mol/ LKOH+ 215 %PAA”胶体电解质相比,铝的腐蚀电流密度和极化程度降低,开路电位负移,电导率和放电时间增加。8 %Na3 PO4 对铝的电化学性能改善比2 %PVA 更加明显。

开发高能高效的电池技术是推进交通和航空电气化的一个重要方面。然而，电池创新可能需要数年才能实现。就非水性电池电解质溶液而言，在选择多种溶剂、盐及其相对比例时存在许多设计变量，这使得电解质优化工作既费时又费力。为了克服这些问题，研究人员在这项工作中提出了一种将机器人技术（一种名为 "Clio "的定制自动实验）与机器学习（一种名为 "Dragonfly "的基于贝叶斯优化的实验规划器）相结合的实验设计。通过在单盐和三元溶剂设计空间内对电解质电导率进行自主优化，在两个工作日和 42 次实验中确定了六种快速充电的非水电解质溶液。与相同的自动实验所进行的随机搜索相比，这一结果代表了六倍的时间加速。为了验证这些电解液的实际用途，研究人员在 220 mAh 石墨∣∣LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2软包电池配置中进行了测试。与使用从设计空间中预先选择的非水电解质溶液的基线实验相比，所有含有机器人开发的电解质的软包电池都显示出更强的快速充电能力。

复方电解质注射液，本品可作为水、电解质的补充源和碱化剂。本品与血液和血液成分相容，可使用同一给药装置在输血前或输血后输注（即作为预充液），可加入 正在输注的血液组分中，或作为血细胞的稀释液。

营养注射乳液含有人体所必须的所有营养物质，例如能量、电解质和含氮组分。这些营养成分可以同时通过乳液体系来实现运输。当所有营养物质都存在于注射液中时，必须检查营养元素对注射液乳液稳定性的影响。

复方聚乙二醇电解质散为复方制剂，主要是用于大肠内窥镜检查和大肠手术前处置时的肠道内容物的清除。其组成为聚乙二醇4000、无水硫酸钠、氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠。该方案主要是检测其氯化物的含量，该方案的优点是实验流程简单，耗时少，且避免了人工判断终点带来的主观误差，是检测该类药品含量的不错选择。

本方法采用铝电解质标样，利用粉末压片法制备样品，用X射线荧光光谱法测定F、Al、Na、Si、Fe、Ca、K、Mg等元素含量。通过研磨方法试验确定了研磨时间及助磨剂加入量，从而获得最佳研磨粒度，得到良好的分析精度；采用标样建立工作曲线，各元素线性良好，线性相关系数R大于0.999；通过标样验证实验表明方法准确度良好。

Mechanistic Insights into the Pre-Lithiation of Silicon/ Graphite Negative Electrodes in “Dry State” and After Electrolyte Addition Using Passivated Lithium Metal Powder. Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2100925 (2021 影响因子: 29.698)对“干态”硅/石墨负极预锂化和使用钝化锂金属粉末添加电解质后的机理洞察

与用于日常手机和电动汽车的传统锂离子电池相比，固态电池(SSBs)具有重要的潜在优势。在这些潜在优势中，有更高的能量密度和更快的充电速度。由于没有易燃有机溶剂，固体电解质分离器还可以提供更长的寿命、更宽的工作温度和更高的安全性。SSBs的一个关键方面是其微观结构对质量传输驱动的尺寸变化(应变)的应力响应。在液体电解质电池中，正极颗粒中也存在成分应变，但在SSBs中，这些应变导致膨胀或收缩的电极颗粒与固体电解质之间的接触力学问题。在阳极侧，锂金属的电镀在与固体电解质的界面上产生了自己的复杂应力状态。SSBs的一个关键特征是，这种电镀不仅可以发生在电极-电解质界面上，而且可以发生在固体电解质本身、气孔内或沿晶界。这种受限的锂沉积形成了具有高静水压应力的区域，能够在电解质中引发破裂。尽管SSBs中的大多数故障是由机械驱动的，但大多数研究都致力于改善电解质的离子传输和电化学稳定性。为了弥补这一差距，在这篇综述中，美国橡树岭国家实验室Sergiy Kalnaus提出了SSB的力学框架，并审查了该领域的前端研究，重点是压力产生、预防和缓解的机制。相关论文以“Solid-state batteries: The critical role of mechanics"为题，发表在Science。图片具有高电化学稳定性的固体电解质与锂金属和离子电导率高于任何液体电解质的硫化物固体电解质的发现，促使研究界转向SSBs。尽管这些发现已经播下了SSBs可以实现快速充电和能量密度加倍的愿景，但只有充分了解电池材料的机械行为并且将多尺度力学集成到SSBs的开发中，才能实现这一承诺。图片固态电池的前景开发下一代固态电池(SSBs)需要我们思考和设计材料挑战解决方案的方式发生范式转变，包括概念化电池及其接口运行的方式(图1)。采用锂金属阳极和层状氧化物或转化阴极的固态锂金属电池有可能使当今的使用液体电解质的锂离子电池的比能量几乎增加一倍。然而，存储和释放这种能量会伴随着电极的尺寸变化：阴极的晶格拉伸和扭曲以及阳极的金属锂沉积。液体电解质可以立即适应电极的体积变化，而不会在电解质中积聚应力或失去与阴极颗粒的接触。然而，当改用SSBs时，这些成分应变、它们引起的应力以及如何缓解这些应力对于电池性能至关重要。SSBs中的大多数故障首先是机械故障。SSBs的成功设计将与材料如何有效地管理这些电池中的应力和应变的演变密切相关。要在SSBs中实现高能量，最重要的是使用锂金属阳极。从以往来看，锂金属阳极一直被认为是不安全的，因为锂沉积物有可能生长，锂沉积物会穿透电池，导致短路和随后的热失控。解决锂生长问题最有希望的解决方案是使用固态电解质(SSE)代替液体电解质，因为它具有机械抑制锂枝晶渗透的潜力。然而，原型固态锂金属电池的实际经验表明，即使是强的电解质材料，锂也具有不同寻常的渗透和破裂倾向。解决阴极-电解质界面和锂-电解质界面挑战的关键是清楚地了解涉及电池相关长度尺度、温度和应变率的所有材料的力学原理。图片图 1.锂金属SSBs及其相应的力学和传递现象的示意图【SSBs中运行的压力释放机制】由于锂传输和沉积不可避免地会产生局部应力，因此考虑锂金属和SSE中可能的应力消除机制至关重要。目标是激活非弹性或粘弹性应变以降低应力大小。这种激活机制在不同类别的固体电解质和金属锂中是不同的。固态电解质是否能够管理由氧化还原反应施加的应变引起的应力将取决于在所施加的电流密度(应变率)和工作温度下操作应力消除机制的可用性。当非弹性流无法在特定的长度和时间尺度下激活时，应力通过断裂进行释放。图片图 2.锂金属的长度尺度和速率依赖性力学【陶瓷的塑性变形】SSBs中的主要应力来源包括(i)Li镀入固体电解质中的缺陷，(ii)由于固体电解质约束的阴极颗粒膨胀而产生的应力，以及(iii)外部施加到电池上的应力(典型的应力)。SSBs工程的目标是采用能够在SSBs中可逆变形并限制应力而不产生断裂的电池材料组合。虽然通过扩散流或位错滑移来限制应力累积是金属锂的合适机制，但陶瓷电解质在室温下不会激活滑移系统，而是会断裂。在这种情况下，材料的增韧不是通过位错的产生而是通过移动现有位错来实现的。因此，关键是有意在材料中引入高位错密度，以便有可能在裂纹端周围的小体积中找到足够的位错(图 3)。具有高抗断裂性的非晶固体电解质的一个例子是锂磷氮氧化物(Lipon)。使用这种非晶薄膜固体电解质构建的电池已成功循环超过10,000次，容量保持率为 95%，并且没有锂渗透 (6。此外，已证明电流密度高达10 mA/cm2。对无定形Lipon力学的研究有限，但表明制备成薄膜时材料坚固。Lipon具有一定程度的延展性。这种延性行为在中得到了进一步揭示，表明Lipon可以在剪切中致密和变形以降低应力强度。图片图 3.通过非晶材料中的致密化和剪切流动触发塑性，并通过在结晶陶瓷中引入位错来增韧，从而避免断裂对离子传导非晶材料和玻璃的变形行为和断裂的研究相当有限。然而，在Lipon中，室温下观察到与LPS玻璃类似的部分恢复。根据分子动力学(MD)模拟，有人提出Lipon中的致密化是通过P-O-P键角的变化而发生的。这种结构变化可能是可逆粘弹性应变背后的原因。然而，由于MD方法无法实现时间尺度，模拟致密化恢复是不可行的。在不需要外部能量输入的情况下至少部分恢复致密体积的能力值得进一步研究。在循环负载下，这种部分恢复会产生类似磁滞的循环行为(图 4)。图片图 4. 在循环加载纳米压痕时，Lipon的形变恢复会导致类似滞后的行为【电化学疲劳】尽管已经在应力消除的背景下讨论了断裂，但断裂的起源通常要复杂得多。在传统结构材料中，循环应力和应变会导致损伤累积，最终导致断裂失效。活性电极材料对由主体结构中锂的重复插入和脱除引起的循环电化学负载做出响应，其方式类似于对外部机械力的循环施加的结构响应。对于阴极，由此产生的变化导致在两个不同长度和时间尺度上不可逆的损伤累积，并由不同的机制驱动：(i)多晶阴极颗粒中的晶间断裂，以及(ii)单阴极颗粒中锂化引起的位错动力学和穿晶断裂。电极颗粒的循环电化学应变导致尺寸变化，足以扩展固体电解质和阴极活性材料之间的界面裂纹。固体电解质内可以产生额外的裂纹，作为界面裂纹的延伸或作为新的断裂表面，作为减少SSBs中大而复杂的应力的方法(图 5)。现有的实验证据表明，大多数此类界面破裂发生在第一个循环内，并导致初始容量损失。然而，这种裂纹的演变可能是一个循环过程，让人想起疲劳裂纹的扩展；目前，还没有足够的实验信息来自信地支持或拒绝这一假设。图片图 5.复合固态阴极的疲劳损伤【固体电解质中的锂增长】根据目前对固体电解质失效的理解，裂纹的形成对锂通过陶瓷电解质隔膜的扩展起着重要的作用。大多数锂诱导失效的理论处理都认为锂丝是从金属-电解质界面向电解质主体传播的(模式I降解)。然而，锂的还原和随后的锂沉积很容易发生在电解质内，远离与锂的界面(模式II降解)。最后，可以想象这样一种情况，即锂沿着多晶陶瓷电解质的晶界均匀地沉积，从而穿过电解质而不需要裂纹扩展。当电池内施加高电流密度时，这种情况可能会在泄漏电流非常高的情况下发生(图6)。图片图 6.锂通过固体电解质传播的示意图【小结】最近的研究对应变的起源以及SSBs各组成部分的应力消除机制提供了洞察力。最重要的经验之一或许是，在较小的长度范围内，锂的强度是块状锂的100多倍，因此无法放松在锂电镀过程中在界面上积累的应力。这就需要通过固体电解质释放应力，通常会导致失效。电池因锂离子扩散导致电解质破裂而失效，这是最关键的失效类型，也是最常研究的导致短路的失效类型。与突然短路相比，充放电循环下电池容量的降低虽然不那么明显，但仍具有很大的危害性，这与阴极/固体电解质界面裂纹的形成有关。这两种失效模式都与锂、固体电解质和正极活性材料的长度尺度和额定力学以及它们在不断裂的情况下耗散应变能的能力直接相关。尽管在了解这些关键材料的应力释放方面取得了很大进展，但我们的认识仍然存在很大差距。该研究对SSBs力学进行了综述，并为构思和设计机械稳健的SSBs搭建了一个总体框架，即：(i)识别和理解局部应变的来源；(ii)理解应变产生的应力，尤其是电池界面上的应力，以及电池材料如何应对应变。

复方聚乙二醇电解质散为复方制剂，主要是用于大肠内窥镜检查和大肠手术前处置时的肠道内容物的清除。其组成为聚乙二醇4000、无水硫酸钠、氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠。该方案主要是检测其碳酸氢钠的含量，该方案的优点是实验流程简单，耗时少，且避免了人工判断终点带来的主观误差，是检测该类药品含量的不错选择。

应用双层流延法制备Ni-ScSZ阳极支撑体-ScSZ电解质复合膜素坯，经共烧结得到复合膜，以硝酸铈和硝酸钆为原料，柠檬酸作燃料，由燃烧合成法制备包覆的-ScSZ阳极。

本文作者开发了一种高度敏感的基于EQCM-D方法的，在三种不同的锂电池电解质溶液中，原位测量了由于锂离子插入/提出以及固体电解质界面的形成和生长引起的复合LTO电极的重量和粘弹性的变化。利用声学多层形式主义建立一个自洽的，复合LTO电极的粘弹性模型，描述了在气体空气环境下，与锂电池电解质溶液在开路电压下以及外加电压下相接触条件下共振率和共振宽度的变化。该模型选择性地表征了多层复合电极组件中的每一层（电极的刚性和粘弹性部分+固体电解质界面）与电解质溶液接触时的机械状态。EQCM-D方法可实现实时无损探测电极粘弹性，厚度剪切及谐振模式。通过一种先进的粘弹性模型来拟合EQCM-D的实验数据，可以得到每层的重量和粘弹性参数。我们的主要发现是，锂电池电解液及添加剂可通过EQCM-D短时间实验进行筛选。同时，通过探测电极容量保持率，量化了固体电解质界面膜生长的本征粘弹性特性。我们的结论是，使用适量的水淹没研究EQCM-D腔体，可能提供有关实际电极的循环性能的信息的重要预测信息，在不同电解液中对纽扣电池进行测试时。所开发的实验装置和建模程序可应用于各种类型的离子插入电极，固体电解质界面型保护膜，包括低压阳极和高压阴极。我们目前正在致力于改进EQCM-D方法将Sflood(溶液质量与浸入电极质量之比)减小一个数量级，这足够为EQCM-D技术广泛应用于先进储能研究领域开启一扇新的大门。

在具有氢离子传导性的固体高分子电解质膜上接合电极触媒的电气化学设备被称为MEA（Membrane ElectrodeAssembly：膜/电极接合体），广泛应用于燃料电池、水电解氢制造技术、除湿电池等多种领域。本文使用电子探针显微分析仪EPMA，分别对MEA的未使用新品和性能劣化品进行了表征。

固体脂肪含量（SolidFatContent,简称SFC）是指在一定温度下，脂肪中固体的百分比。它是衡量油脂在特定温度下固体脂肪和液体脂肪比例的指标。固体脂肪含量是油脂的一种重要特性，可以影响脂肪基食品的外观、风味释放、融化速率、保质期和稳定性。例如，在巧克力行业中，人们希望制造具有理想固体脂肪含量的产品，使巧克力在室温下保持固体状态，但仍然为消费者提供“在口中融化”的体验。

锂电池电解液是电池中离子传输的载体，电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料组成。锂离子电池电解液含水量出厂标准一般是小于等于20ppm，电解液水分过高会造成电解液氢氟酸含量升高，继而引发电极鼓包等不良反应，影响电池性能，因此锂电池电解液水分含量需要严格控制。本试验采用AKF-3N库仑法仪器测定某电解液中的水分含量。

最新的国家标准GB/T 31743-2015选择了核磁共振直接法作为固体脂肪含量的测试标准，测试使用自由感应衰减序列（FID）,NMR直接法测定样品中的固体脂肪信号和液体脂肪信号，经过计算处理得到固体脂肪含量SFC。

最新的国家标准GB/T 31743-2015选择了核磁共振直接法作为黄油等样品中固体脂肪含量的测试标准，测试使用自由感应衰减序列（FID）,NMR直接法测定样品中的固体脂肪信号和液体脂肪信号，经过计算处理得到固体脂肪含量SFC。

安捷伦 Cary UV-Vis-NIR 固体样品支架用于固体样品固定位置的透射率测量。有几种配合支架使用的光阑掩屏可选，便于小样品的光束准直和测量。支架的多样性使其可进行各种测量配置，以便对各种类型和尺寸的样品进行测量。Cary 60 固体样品支架固定在 Cary 60 的底部，适用于对直径低至 5 mm 的样品进行测量。Cary 100/300 固体样品支架配有6 个可容纳各种样品的固定夹，样品和参比光束可连续扫过三个支架。Cary 4000/5000/6000i 固体样品支架固定在光学导轨上，适用于各种厚度的样品，且可使样品定位在光束中的任何位置

最新的国家标准GB/T 31743-2015选择了核磁共振直接法作为固体脂肪含量的测试标准，测试使用自由感应衰减序列（FID）,NMR直接法测定样品中的固体脂肪信号和液体脂肪信号，经过计算处理得到固体脂肪含量SFC。