可充电池的磁共振研究

作者：史永超; 唐明学^*

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2020, 36(04): 34-46.

• 固体核磁共振
• 电子顺磁共振
• 磁共振成像
• 锂离子电池
• 原位表征
• 构效关系
• 动态演化

快速增长的对安全能源的需求,促使科研工作者不断探索高能量密度的可充锂离子电池(LIBs)。发展原位表征技术能更好地研究电池工作中的锂离子镶嵌机制和电池失效因素。固体核磁共振(NMR)能有效的测试短程化学环境:通过对1H、6,7Li、11B、13C、17O、19F、23Na和31P等同位素来探测电池材料的微观结构。除了魔角旋转(MAS)高分辨NMR谱图研究电池材料的精细结构之外,核磁共振还能无损地捕获、研究电池材料在充放电循环中的演化。因此,原位核磁共振NMR及成像(MRI)可拓展到电池充放电循环中的锂离子的动态演化以及锂离子浓度的时空分布信息。互为补充地,电子顺磁共振(EPR)及成像(EPRI)能有效地跟踪和捕获电极过渡金属、阴氧离子(O2n-)的氧化还原过程。这些实时捕获的动态信息能更好地指导电极材料的构效、微观设计和电池组装的改进,最终获得优异的电化学性能。

• 单位
  北京高压科学研究中心