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哥大ACS Energy Lett.: 重大進(jìn)展！鋰離子電池空間動(dòng)力學(xué)的原位2D聲學(xué)表征

動(dòng)態(tài)現(xiàn)場(chǎng)原位（Operando）2D表征技術(shù)為電化學(xué)電池的空間動(dòng)力學(xué)提供了基本的機(jī)械和化學(xué)見(jiàn)解。然而，目前快速充電期間電池級(jí)相位行為的實(shí)時(shí)表征仍主要限于同步加速器工具。

在此，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)Daniel Steingart等人報(bào)道在電池聲學(xué)表征方面取得的重大進(jìn)展，即采用空間分辨動(dòng)態(tài)現(xiàn)場(chǎng)原位掃描來(lái)檢測(cè)在所有實(shí)際速率下充電期間整個(gè)電池區(qū)域的相位行為的局部變化。

圖1. 高達(dá)4C充電速率的operando幅度掃描

結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)室大小的電池（~6 cm²）可以在2分鐘或更短的時(shí)間內(nèi)完成掃描，這為高達(dá)~4C充電速率（或每15分鐘快速充電大約5-8次掃描）的原位掃描提供了足夠的保真度。

此外，作者發(fā)現(xiàn)快速充電期間的幅度衰減是由焊接接頭位置附近的局部鋰金屬鍍層引起的。差分振幅分析利用石墨分段動(dòng)力學(xué)的電化學(xué)-機(jī)械耦合來(lái)可視化軟包電池不同位置的石墨鋰化程度。這項(xiàng)研究提出的這種operando原位掃描適用于檢測(cè)各種尺寸的鋰離子和無(wú)負(fù)極鋰金屬電池。

圖2. 無(wú)負(fù)極鋰金屬軟包電池的operando掃描

Operando 2D Acoustic Characterization of Lithium-Ion Battery Spatial Dynamics, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01324

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