电解质测定仪

2024年6月12-13日，第七届先进电池电解质/隔膜材料技术国际暨第二届固态电解质技术与市场发展论坛在苏州召开。东西分析携AA－7050型原子吸收分光光度计参加了此次活动。第七届先进电池电解质/隔膜材料技术国际论坛暨第二届固态电解质技术与市场发展论坛由中国化学与物理电源行业协会和中国电子科技集团公司第十八研究所共同主办，论坛上，来自各地的专家学者和企业代表围绕“提升锂电行业新质生产力”的主题，就固态电解质技术、先进电池电解质/隔膜材料技术等方面展开深入讨论。他们通过分享最新的研究成果、技术进展和市场趋势，为与会者带来前沿的学术报告和技术分享。东西分析展台前，参观交流的观众络绎不绝。此次东西分析展出的展品是AA－7050型原子吸收分光光度计。这款仪器以其精准度高、操作简便、功能强大等特点，赢得了参观者的一致好评。在展台前，工作人员以专业的态度，耐心地向每一位观众介绍这款仪器在电池领域应用中的实际案例和检测效果。电池，作为可再生能源发电体系中关键组件，肩负着推动全球可持续能源发展的重要使命。为确保电池材料及产品的安全可靠性，从电池原材料至电解质的每一个环节，均需经过严格的精确分析测试。这些测试可以全面评估电池的性能、寿命及安全性，为电池行业的稳健发展奠定基础。东西分析公司，依托其丰富的质谱、光谱、色谱等多条产品线，为电池行业提供了一套全方位的分析测试解决方案。这些方案可以进一步提升电池的性能和品质，从而推动电池行业的健康发展，为可持续能源事业贡献力量。仪器推荐电池材料中重金属检测推荐仪器适合分析电池材料中的重金属含量，满足《GB/T 11064.4-2013、GB/T 11064.5-2013、GB/T 11064.6-2013碳酸锂、单水氢氧化锂、氯化锂中钾量、钠量、钙量和镁量的测定 火焰原子吸收光谱法》、《YS/T 1472.4-2021 富锂锰基正极材料中锂、镍、钴、钠、钾、铜、钙、铁、镁、锌、铝、硅含量的测定 电感耦合等离子体发射光谱法》等检测需求。电池材料中有机成分检测推荐仪器气相色谱质谱联用仪适用于分析电池电解液溶剂及相关原料中的有机成分，比如环状碳酸酯（PC、EC）、链状碳酸酯（DEC、DMC、EMC）及羧酸酯类（MF、MA、EA、MA、MP等）。电池材料检测及产品中气体检测推荐仪器气相色谱可用于电池产气分析，电池电解液原料纯度分析等，符合《SJ/T 11568-2016 锂离子电池用电解液溶剂》、《HG∕T 5786-2021 工业用碳酸丙烯酯》等标准检测要求。电池材料中离子检测推荐仪器离子色谱适用于分析电池电解液溶剂及相关原料中的氟离子，氯离子，硫酸根等，满足《SJ/T 11568-2016 锂离子电池用电解液溶剂》、《GB/T19282-2014 六氟磷酸锂的分析方法》等标准的检测需求。请点击下方链接，获取电池行业的全面解决方案实用干货｜助力锂电行业，共迎科技未来

如何清洗、干燥微量水分测定仪的电解池？　新购买的库伦法微量水分测定仪的电解池不需要清洗，当您使用中的卡尔费休试剂失效【判断试剂失效的具体表现为：①使用一个月以上；②卡尔费休试剂颜色变深（非过碘状态下）；③电解过程很难达到终点】，需要更换时，我们建议您对电解池进行清洗、干燥：　　电解池的清洗：清洗时，请把电解池所有配件分别用无水乙醇、无水甲醇等试剂清洗干净（注意：电解电极和测量电极不能用水清洗，否则会造成测量误差，并且不要清洗到电极引线处）。　　电解池的干燥：放在大约60℃的烘箱内烘干4小时，然后使其自然冷却。

在目前的电池研究工作中迫切需要改进的分析工具来识别锂离子电池的退化和失效机制。然而，了解并最终避免这些有害机制需要持续跟踪不同电池组件中的复杂电化学过程。为了达到这样的目的，剑桥大学Tijmen G. Euser教授团队报导了一种原位光谱方法，该方法能够在具有石墨阳极和LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2阴极的锂离子电池的电化学循环过程中监测碳酸盐基液体电解质的化学性质。通过在实验室级别的软包电池内嵌入空心光纤探针，我们通过无背景拉曼光谱证明了液体电解质物质的演化。光谱测量的分析揭示了碳酸盐溶剂和电解质添加剂的比例随电池电压的变化，并在跟踪锂离子溶剂化动力学方面表现出极大的潜力。原位电解质监测可以促进研究复杂的化学途径和实际电池中化学物质之间的串扰现象。一个关键的例子是在没有初始碳酸亚乙烯酯（VC）的样品中出现了亚乙烯基拉曼谱带，这表明虽然亚乙烯基物质在阳极被消耗，但它们也在循环过程中通过碳酸亚乙酯（EC）氧化产生。本工作所提出的操作方法有助于更好地理解当前锂离子电池的局限性，并为研究不同电化学储能系统中的降解机制拓展了前景。原位拉曼如何表征电解质演化过程测试装置：图1. 具有空心光纤耦合拉曼分析设备的锂离子软包电池在拉曼装置中（图 1a），10-15 厘米长的空芯光纤的近端被封装在一个定制的微流体单元中，允许光线和流体进入光纤（图 1b, c）。纤维的远端安装并密封在软包电池的电极之间。使用两层单层PE聚合物隔膜（MTI）来避免纤维和电极之间的直接接触（图1d）。简化的空芯光纤（图 1c）经过优化，可在充满电解质时引导拉曼泵浦光和信号波长范围内的光。光纤的 36 µm 宽纤芯区域既可用作波导通道，又可用作微流体通道，其内部体积低至 30 nL/cm。自动注射泵用于根据需要从软包电池中取样和注入电解液。使用底部填充的 10x 0.3 NA 显微镜物镜将拉曼泵浦激光（785 nm 连续波，图 1a）发射到填充电解质的光纤芯中。拉曼信号沿光纤的长度产生，一部分以反向传播的光纤模式被捕获，并被引导回邻近的光纤端面。产生的拉曼光的 CCD 图像（图 1c 中的右侧图像）显示大部分拉曼光是在中空光纤芯内产生和引导的。每次光学测量后，电解质样品被注入回软包电池中。由于需要避免任何电池扰动，需要 22 分钟的单次采样间隔（在 C/10 C 速率下大约是完全放电时间的 4%）。定期重复采样以达到在较长时间内监测电解质的目的（典型的充电-放电形成周期需要超过 10 小时）。测试结果分析：图2. 空心光纤中的在线拉曼测量。(a) 从光纤端面发出的拉曼光（左，图像比例尺为 50 µm）和光谱色散图像（右） (b) 在连续样品渗透期间跟踪的拉曼光谱。红色虚线表示泵何时开启；t1-a表示样品流体到达纤芯的时间。 白色虚线表示泵何时关闭，然后是样品注射器的开关。水平实线表示获取 c 中所示光谱的时间 (c) 得到不同溶剂混合物的光谱。与电池化学相关的突出显示的拉曼谱带是 893 cm-1处的碳酸亚乙酯呼吸模式（深红色虚线）、740 cm-1处的 PF6 阴离子模式（绿色虚线）和以 1628 cm-1为中心的碳酸亚乙烯酯 -HC = CH- 谱带（不存在于这些溶液和光谱中）。阴影区域表示与锂溶剂化机制相关的 1700-1850 cm-1处的 EC 和 EMC 带, 插图 i 展示了由 IPA 的拉曼强度（819 cm-1）监测的样品交换时间和 EMC 骨架（~900 cm-1）模式（c中的箭头）。插图 ii 显示了 1700-1850 cm-1处的 EC 和 EMC 波段。纤维芯内的动态交换和拉曼光谱首先在没有软包电池的情况下针对一系列电解质成分和典型溶剂进行了非原位测试（图 2）。光谱仪 CCD 记录近端面图像和光谱分散的光纤图像（图 2a）。在整个实验过程中，以每个光谱 20 秒的积分时间连续记录光谱。为了能够同时监测多个拉曼波段，我们在光谱范围、分辨率和信号强度之间进行了最佳权衡（图 2b）。最初，纤维填充有异丙醇 (IPA)，其拉曼光谱如图 2b-c 所示。更换注射器以交换样品，泵流速设置为 5 µL/min (0.083 µL/s) 以渗入纤维芯。一旦拉曼信号稳定，注射泵就会关闭。 样品交换后系统的流体稳定时间目前约为 400 秒（对应于约 33 µL 的流量，图 2c）。此处依次渗透到纤维中的样品是 IPA、碳酸甲乙酯 (EMC)、碳酸亚乙酯 (EC) 和 EMC 的 3:7 混合物，以及商用电池级液体电解质溶液 LP57（即 EC 中的 1.0 M LiPF：EMC 3:7 v/v）。对于每个样品，在 410 和 2182 cm-1 之间获取相对宽带的拉曼光谱（图 2c）。拉曼光谱清晰显示了各种电解质成分特征。 首先，在 LP57 电解质中可以清楚地看到 PF6- 阴离子拉曼谱带在 740 cm-1 处的光谱位置。PF6- 峰在 ~720 cm-1 处与 EC 骨架模式部分重叠。检测 PF6- 很有意义，因为它的分解是基于一种发生在 NMC811 等富镍正极的表面的降解机制。此外，PF6- 很容易与电解质分解反应中产生的水发生反应。 其次，893 cm-1 处的 EC 呼吸模式与分子的环结构完整性有关。最后，1700-1850 cm-1 之间的阴影（宽紫色）带对应于 EMC 和 EC/VC 中羰基（C = O）键的拉曼峰，其光谱位置随锂离子溶剂化动力学而变化。此外，还标记了（弱）光谱带在 1628 cm-1（灰色虚线）处的预期位置，这是由于亚乙烯基 –HC = CH 添加剂 VC 的振动。因此，通过在装置中使用低密度衍射光栅，我们可以同时监测许多重要的电解质成分。图3. 循环过程中的电池电解质拉曼光谱演变。(a) 在 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NMC811) - 石墨锂离子软包电池的形成周期期间操作拉曼光谱，其电解质包含 LP57 + 2 wt.% VC。将电池恒流充电至 4.3 V，恒电位保持在 4.3 V，然后放电 (b) 拉曼光谱演化显示电池电解质的一系列拉曼模式中空纤维嵌入由 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NMC811) 阴极和石墨阳极组成的软包电池中，以监测其在循环期间电解质的化学变化。每个圆形电极的有效面积为 1.54 cm2（直径 14 mm），并被一层聚合物隔膜覆盖。HC 纤维放置在两个分隔层之间，以保护电极表面免受纤维的机械损伤（图 1d）。将电池密封并填充 100 µL LP57，并添加 2 wt.% VC。尽管 HC 纤维在两个隔膜之间产生了微小的间距，但总电极表面与电解质的体积比 (~15 cm2/mL) 仍然非常接近于研究环境中常规组装的软包电池。将电池恒流充电至 4.3 V，在 4.3 V 下恒电位保持 1 小时，最后以 C/10 (18.5 mA g-1NMC) 的循环速率放电至 3.5 V。为确保在纤维芯中进行完全的样品交换，每 22 分钟从电池中提取 24 µL 体积的微量样品（大约是内部纤维体积的 50 倍），通过纤维内拉曼光谱进行分析，然后重新注入软包电池。我们从EC分子从正极到负极的穿过隔膜的扩散时间（td）来监测电极过程。假设聚合物隔膜的曲折度为 2.5，液体扩散系数为 10-6 cm2/s，这导致分子从一个电极到另一个电极的扩散时间为 td = 445 s（~7 分钟）。与之前的实验一样，我们使用宽光谱窗口（640-2340 cm-1，粗光栅）同时跟踪一系列化学物质。在第一个电化学循环期间，拉曼光谱的演变被测量为电池电压（红色曲线）的函数，在此期间预计会由于 EEI 形成而发生许多化学变化（图 3a）。在 PF6-、EC 呼吸模式和 EMC 和 EC/VC 中的羰基 (C = O) 键的谱线中观察到清晰的特征，如图 2b 所示。此外，在~1628 cm-1 处检测到（弱）亚乙烯基-HC = CH-拉曼谱带。在整个循环过程中收集完整的拉曼光谱可以对电解质盐和溶剂及其相互作用进行详细分析。总结：循环过程中碳酸酯溶剂的C=O拉伸模式相关的拉曼光谱变化，以及亚乙烯基-(C=C)双键浓度的变化等信号都可以由原位拉曼装置检测得到。对这些信号的获取和分析有助于研究电解质中的溶剂和盐成分在电池循环中的变化，揭示电池性能降解的机理，对开发长寿命的电池系统具有非常重要的意义。参考文献：Ermanno Miele et al. Hollow-core optical fibre sensors for operando Raman spectroscopy investigation of Li-ion battery liquid electrolytes. Nat. Commun. 2022.DOI: 10.1038/s41467-022-29330-4

p style="text-align: center "/pp style="text-align: center "strongimg src="http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/a9849a7c-1457-4d49-ab26-81b4bbc2cb08.jpg" title="A solid polymer electrolyte film that’s being utilized in lithium batteries.jpg" width="300" height="161" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 300px height: 161px "//strong/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 0, 0) "strong由Zhu博士领导的研究中锂电池上正在使用的固体聚合物电解质薄膜。/strong/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 0, 0) "strong图片来源：阿克伦大学。/strong/span/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong嵌入式医疗设备、无人驾驶飞行器、电动汽车/strong/spanstrong和span style="color: rgb(255, 0, 0) "其他类似产品/span的电源，对它们的性能至关重要。/strong/pp　　那么，如果像锂电池这种能量储存装置没有如预期工作，会发生什么呢?一辆电动或混合动力汽车将无法使用，急需的生物医学器具会耽误病人的健康。/pp　　这些都是聚合物科学教授Yu Zhu博士和其他科学家共同努力避免的后果。/pp　　Zhu的研究小组的论文题目为strongi“一种超离子导体导电的，电化学稳定的双盐聚合物电解质”/i/strong，可以在《焦耳》，细胞出版社的前瞻性期刊上浏览，该刊物涵盖各个领域的能源研究。/pp　　Zhu和他的研究团队发明了一种固体聚合物电解质，可用于锂离子电池，以替代现有的液体电解质，可提高锂电池的安全性和性能。/pp　　Zhu谈到，strong由于电极的高界面电阻和低离子导电性，固体电解质并未在锂电池领域进行市场推广/strong。然而，Zhu和他的团队发现，span style="color: rgb(255, 0, 0) "室温条件下，一种双盐基聚合物固体电解质在锂电池电极材料和超离子导体导电性方面表现出优异的电化学稳定性/span。/pp　　span style="color: rgb(31, 73, 125) "i“长期以来，人们一直考虑将固体电解质用于锂离子电池，因为它的阻燃性，高机械强度，可能会减轻电池故障造成的灾难。电池的安全性和能量密度是锂电池新兴应用领域的主要问题，比如在电动汽车中的使用。/i/span/ppspan style="color: rgb(31, 73, 125) "i　　如果固态聚合物电解质得到成功开发，电池的能量密度将会翻倍，锂电池的安全问题也会被消除。这项研究为开发具有前景的锂电池用固体电解质奠定了强有力的基础。”/i/span/pp style="text-align: right "span style="color: rgb(31, 73, 125) "本文主要作者，Yu Zhu博士/span/pp　　该研究团队已建立了一家名为span style="color: rgb(255, 0, 0) "Akron PolyEnergy/span的公司，该公司将进一步开发这种方法，并为未来的商业化目标制备一个大型原型样品。/pp　　Zhu的研究生，span style="color: rgb(255, 0, 0) "Si Li/span和span style="color: rgb(255, 0, 0) "Yu-Ming Chen/span，是这项研究的主要作者。其他科学家还有研究生span style="color: rgb(255, 0, 0) "Wenfeng Liang，Yunfan Shaospan style="color: rgb(0, 0, 0) "和/spanKewei Liu/span，以及位于校内的国家高分子创新中心仪器科学家span style="color: rgb(255, 0, 0) "Zhorro Nikolov/span博士。/p

全固态锂离子电池因为采用固体电解质，不含易燃、易挥发组分，彻底消除因漏液引发的电池冒烟、起火等安全隐患，被称为最安全的电池体系。固体电解质是全固态锂离子电池的核心部件，硫化物固体电解质因为高离子电导率、合适的电化学窗口以及较好的力学性能而受到广泛关注。目前，制备含硫固体电解质的方法一般采用振动球磨法长时间球磨混合前驱体原料后，再高温煅烧而获得。深圳大学田冰冰教授团队首次报道了一种创新的制备含硫固体电解质的方法：采用刀片式研磨机高速混合前驱体原料，仅需不到5分钟，即可进入煅烧步骤制得含硫固体电解质。通过此法制得的硫化物固体电解质离子电导率高达20 mS cm-1，组装成固态电池后测得在0.1C电流密度下，比容量达到165 mA h g-1，同时，具有良好的倍率性能和循环寿命。如下为文献[1]中提到的刀片式研磨机高速混合与传统球磨方法的优势对比：制备方法传统球磨高速研磨混合设备行星式球磨机高速刀片式研磨机混合方式球磨刀片研磨最大处理量50g500g转速180/360rpm10000-25000rpm耗时重复次数1-2h10-20次25s6次煅烧条件取10-20g置于密封石英管中460-555℃×16h取100-300g置于氧化铝坩埚中460-555℃×16h显然，采用高速刀片式研磨机混合前驱体，处理量增大了近十倍，且缩短了研磨时间，大大提高了制备效率。IKA Multidrive control研磨机是一款采用了德国先进制造工艺的高速刀片式研磨机，可满足各种需要高速研磨或高速混合的应用场景。 关于IKAIKA 集团是实验室前处理、分析技术、 工业混合分散技术的市场领导者。电化学合成仪、磁力搅拌器、顶置式搅拌器、分散均质机、混匀器、恒温摇床、恒温培养箱/烘箱、移液器、研磨机、旋转蒸发仪、加热板、恒温循环器、粘度计、量热仪、生物反应器、化学合成釜、实验室反应釜等相关产品构成了IKA 实验室前处理与分析技术的产品线；而工业技术主要包括用于规模生产的混合设备、分散乳化设备、捏合设备、以及从中试到扩大生产的整套解决方案。IKA 还与全球知名大学和科学家进行着密切的合作, 支持其在科研道路上不断探索。我们致力于为客户提供更好的技术, 帮助客户获得成功。IKA 成立于1910年，集团总部位于德国南部的Staufen，在美国、中国、印度、马来西亚、日本、巴西、韩国、英国、波兰等国家都设有分公司。 艾卡（广州）仪器设备有限公司是IKA 集团于2000年设立的全资子公司，主要负责为中国和蒙古国提供产品、技术和服务支持。

p　　研究人员表示，分析和设计新离子导体的新方法为可充电电池提供了关键部件。新方法的应用可能会加速高能锂电池以及其他能量存储和传输装置(如燃料电池)的发展。br//pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/3477e76a-b550-4f8f-87c2-f756b0769936.jpg" title="201803300842364192.png"//pp　　该图揭示了意向电池电解质材料Li 3 PO 4的晶格结构。 研究人员发现，声波能够穿过固体材料，通过声音振动可以揭示离子带电荷的原子或分子如何通过晶格移动 ，以及它们如何在电池中实际的工作原理。在该图中，氧原子显示为红色，紫色金字塔形状为磷酸盐(PO4)分子。 橙色和绿色的球体是锂的离子。/pp　　新方法依赖于对振动通过锂离子导体晶格方式的理解。新方法与抑制离子迁移的方式相关联。这提供了一种方法来发现具有增强离子迁移性的新材料，允许快速充电和放电。同时，该方法还可以降低材料与电池电极的反应性，材料与电池电极的反应会缩短电池的使用寿命。更好的离子迁移率和低反应性这两个特性——往往是相互排斥的。/pp　　这个新概念是由W.M领导的一个团队开发的。该团队包括Keck能源教授Yang Shao-Horn，研究生Sokseiha Muy，最近毕业的年仅17岁的博士John Bachman，研究科学家Livia Giordano以及麻省理工学院，橡树岭国家实验室以及东京和慕尼黑的其他9所院校人员。他们的研究结果在 Energy and Environmental Science杂志上报道。/pp　　Shao-Horn说，新的设计原则已经有五年的时间了。最初的想法始于她和她的团队用来了解和控制催化水分解，并将其应用于离子传导 - 这一过程不仅是可充电电池的核心，而且也是其他应用的技术关键，如在燃料电池和海水淡化系统中的应用。当带有负电荷的电子从电池的一极流向另一极(从而为装置提供电力)时，正离子以另一种方式流过电解质或夹在这些极之间，以完成流动。/pp　　典型地，电解质以液体形式存在时，溶解在有机液体中的锂盐是当今锂离子电池中常见的电解质。但该物质易燃，有时会导致这些电池着火。通过新方法寻找一个可靠的材料来取代锂盐将消除这个问题。/pp　　Shao-Horn说，存在多种有前景的固体离子导体，在与锂离子电池的正极和负极接触相比都具有不稳定性的特点。因此，寻找既具有高离子电导率又具有稳定性的新的固体离子导体是至关重要的。但是，通过对许多不同的结构族和成分进行分类，找到最有前途的结构无疑是一项大海捞针的工作。这就是新的设计原则的用武之地。/pp　　我们的想法是寻找离子电导率与液体相当的材料，但必须具有固体的长期稳定性。Shao-Horn说研究人员被问到“基本原则是什么”，“在一般的结构层次上，是什么设计原则来控制所需属性的”。研究人员回应理论分析和实验测量相结合的方法现在已经有了一些结果。/pp　　该论文的第一作者Muy说：“我们意识到有很多材料可以被发现，但是没有理解或者共同的原则让我们能够合理化发现过程。我们想出了一个可以封装我们的理解并预测哪些材料将处于最佳状态的想法。”/pp　　Shao-Horn 说，关键是要观察这些固体材料的晶格性质。这决定了诸如热波和声子之类的振动是如何通过材料的。这种观察结构的新方法最终证明能够准确地预测材料的实际性能。一旦你知道了某物质的振动频率，你就可以用它来预测新的化学性质或解释实验结果。/pp　　研究人员观察到使用该模型确定的晶格特性与锂离子导体材料的导电性之间具有良好的相关性。她说，“我们做了一些实验来实验性地支持这个想法”，并发现结果非常吻合。/pp　　他们特别发现，锂的振动频率本身可以通过调整晶格结构、使用化学取代或掺杂剂来微妙地改变原子的结构排列来进行微调。/pp　　研究人员表示这个新概念现在可以提供一个强大的工具，用于开发新的性能更好的材料，从而可以大幅度提高可存储在给定尺寸或重量的电池中的功率量，并提高安全性。他们已经用这个新方法筛选出了一些新的材料。而且这些技术还可以适用于分析其他电化学过程的材料，如固体氧化物燃料电池，基于膜的脱盐系统或产生氧气的反应。/pp　　该团队包括麻省理工学院的张浩勋， Douglas Abernathy，Dipanshu Bansal和Oak Ridge的Olivier Delaire 东京工业大学的Santoshi Hori和Ryoji Kanno 以及宝马集团位于慕尼黑的研究电池技术公司的Filippo Maglia，Saskia Lupart和Peter Lamp。这项工作得到了宝马，国家科学基金会和美国能源部的支持。/pp　　文章来自azonano网站，原文题目为Design principles could point to better electrolytes for next-generation lithium batteries/ppbr//p

全固态锂电池可以克服目前商业化锂离子电池在安全性上的严重缺陷，同时进一步提升能量密度，对新能源车和储能产业是一项颠覆性技术。但是，由于全固态锂电池的核心材料—固态电解质—难以兼顾性能和成本，目前该技术的产业化仍面临巨大阻碍。6月27日，中国科学技术大学的马骋教授报道了一种新型固态电解质，它的综合性能和目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近，但成本不到后者的4%，很适合产业化应用。该成果以“A cost-effective, ionically conductive and compressible oxychloride solid-state electrolyte for stable all-solid-state lithium-based batteries”为题发表在国际著名学术期刊《Nature Communications》上。为了满足实际应用的需求，全固态锂电池的固态电解质至少需要同时具备三个条件：高离子电导率(室温下超过1毫西门子每厘米)，良好的可变形性(250-350兆帕下实现90%以上致密)，以及足够低廉的成本(低于50美元每公斤)。但是，目前被广泛研究的氧化物、硫化物、氯化物固态电解质都无法同时满足这些条件。氧化物作为脆性陶瓷，普遍不具备可变形性。硫化物和大部分氯化物则成本高昂，至少在200美元每公斤的量级。这些材料中唯一的例外是氯化锆锂，但是它的离子电导率却远低于1毫西门子每厘米。 　　此次研究中，马骋教授不再聚焦于上述氧化物、硫化物、氯化物中的任何一种，而是转向氧氯化物，设计并合成了一种新型固态电解质—氧氯化锆锂。这种材料具有很强的成本优势。如果以水合氢氧化锂、氯化锂、氯化锆进行合成，它的原材料成本仅为11.6美元每公斤，很好的满足了上述50美元每公斤的要求。而如果以水合氧氯化锆、氯化锂、氯化锆进行合成，氧氯化锆锂的成本可以进一步降低到约7美元每公斤，远低于目前最具成本优势的固态电解质氯化锆锂(10.78美元每公斤)，并且不到硫化物和稀土基、铟基氯化物固态电解质的4%。在具备极强成本优势的同时，氧氯化锆锂的综合性能和目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相当。它的室温离子电导率高达2.42毫西门子每厘米，超过了应用所需要的1毫西门子每厘米。与此同时，它良好的可变形性使材料在300兆帕压力下能达到94.2%致密，也超过应用所需要的水平(250-350兆帕下90%以上致密)。由氧氯化锆锂和高镍三元正极组成的全固态电池展示了极为优异的性能：在12分钟快速充电的条件下，该电池仍然成功的在室温稳定循环2000圈以上。 　　氧氯化锆锂的发现，使固态电解质在性能、成本两方面同时实现了突破，对全固态锂电池的产业化具有重大意义。审稿人认为这一发现“很有新意和原创性”，并且认为氧氯化锆锂材料“很有前景”，“有益于固态电池技术的商业化”。

关于对《电解质饮料（饮品）》团体标准（征求意见稿）征求意见的函各有关单位、专家：近期中国饭店协会、中国食品工业协会联合牵头制订了《电解质饮料（饮品）》团体标准。工作启动后，起草工作组按照标准制订工作程序，组织完成了《电解质饮料（饮品）》团体标准的征求意见稿（见附件1）及编制说明（见附件2），现面向行业征求意见。征求意见时间为2024年2月9日–2024年3月8日。请按照附件3格式填写修改意见，于2024年3月8日前反馈至中国食品工业协会邮箱：cnfia@vip.163.com。《电解质饮料（饮品）》团体标准征求意见反馈表.docx《电解质饮料（饮品）》团体标准编制说明.pdf《电解质饮料（饮品）》团体标准征求意见稿.pdf中国食品工业协会标准化工作委员会 2024年2月9日

固态氟离子电池(SSFIBs)是一种阴离子穿梭驱动、无碱金属的新兴储能体系，具有成本低、安全性好、能量密度大等潜在优势。相比于传统的阳离子穿梭电池(如碱金属离子电池、多价阳离子电池等)，氟离子电池可避免负极枝晶生长以及多价离子迁移缓慢等问题，还具有潜在的高体积能量密度(理论达5000 Wh/L)，但这一体系面临着高导氟离子电解质缺乏以及低温下(100150 ℃)表现出10-4 S/cm的高离子电导率，导致对应SSFIBs的可逆循环需要高温维持，限制了其应用场景。近年来出现的CsPbF3系列钙钛矿、MSnF4(M=Ba, Pb)等氟化物在室温下便可表现出较高的离子电导率，尤其在Sn(II)基氟化物中，Sn(II)的孤电子效应可诱导氟位缺陷或无序的形成，并伴随着静电排斥效应，利于氟离子的体相传输。然而，已报道的基于Sn(II)基电解质的SSFIBs由于潜在的体相分解或者界面衰退，即便在弱电流密度(10 mA/g)下也表现出不尽人意的电化学性能。中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李驰麟带领的团队，首次设计了基于二维层状氟化物(KSn2F5)和界面改性策略的准固态氟离子电池。在接近室温(60 ℃)的条件下，该电池的初始放电容量达到442 mAh/g，即便循环70次后，仍有150 mAh/g的可逆容量。相关研究成果以Near-Room-Temperature Quasi-Solid-State F-Ion Batteries with High Conversion Reversibility Based on Layered Structured Electrolyte为题，发表在Advanced Energy Materials上。该工作利用机械化学法合成了具有层状结构和丰富氟空位的KSn2F5电解质。KSn2F5电解质由两层[SnF5]八面体层中间夹一层[KF6]八面体层的类”三明治”结构沿c轴方向堆叠而成，[KF6]八面体层和[SnF5]八面体层以共顶点的氟(F1)相连，而连接相邻[SnF5]八面体的氟位置(F2、F3、F4)只是被部分占据，且它们是氟离子迁移的主要位点。该电解质在室温下的离子电导率为2.32 x 10-5 S/cm，在60 ℃下的离子电导率可达10-4 S/cm，高于同温度下大多数报道的氟铈锎矿和萤石相氟化物。研究通过对载流子生成和迁移过程的热力学分析，发现高离子导电率得益于KSn2F5更高的载流子浓度和跳跃频率。通过痕量润湿剂(四丁基氟化铵盐)对电极-电解质界面进行修饰，可改善颗粒间接触，降低界面传质和电荷传递的能垒，促进氟离子界面传输。研究通过界面动力学分析，发现动力学参数与电解质离子电导率呈线性关系，表明氟离子电池的反应速率受控于固态电解质的体相离子电导率。因此，探索更高氟离子电导率的电解质并实施合理的界面工程对构建高性能的固态或准固态氟离子电池至关重要。以Sn/SnF2/C为负极和KSn2F5/C为正极的Sn/SnF2/C-KSn2F5-KSn2F5/C电池构架可评估KSn2F5固态电解质的电化学窗口，为-0.45 V到3.98 V(vs. Sn+SnF2)。研究分别以转换反应型氟化物CuF2为正极，金属Sn为负极，同时在正负极内部加入一定量KSn2F5作为氟离子配线，在负极端加入一定量SnF2以增加反应界面，以此构建出固态氟离子电池。研究对充放电后正极形貌及物相微结构的分析可以看出，放电过程中氟化铜发生脱氟反应而生成铜，铜的高迁移性使得放电产物呈现出无明显边界的团聚形貌；充电过程则对应氟化反应，颗粒的氟化阻碍了铜的迁移，促进了氟化铜颗粒的高度分散。充放电过程中的电化学研磨和纳米尺寸效应有助于复合电极在长期循环中保持电化学活性。该电池在较低温度(60 ℃)和较大电流密度(20 mA/g)下表现出可逆的转换反应循环，其充放电过电位仅为100 mV，这一基于层状电解质的氟离子电池的电化学性能在已报道的固态或准固态氟离子电池中处于优异水平。研究工作得到国家自然科学基金委员会和上海市科学技术委员会等的支持。KSn2F5固态电解质的合成与结构KSn2F5的离子-电子导电性能KSn2F5的离子-电子导电性能KSn2F5基对称电池的界面动力学分析准固态氟离子电池的构架和电化学性能CuF2正极放电和充电态的形貌和物相分析

在国家自然科学重点项目、杰出青年基金等资助下，复旦大学新能源研究院夏永姚教授课题组多年来一直从事锂离子嵌入化合物在水溶液电解质中特性的研究，近期在这一领域取得重要进展，最新研究成果发表在《Nature Chemistry》上(2010, 2，760-765)。　　众所周知，相对于目前广泛用于摄像机、笔记本电脑、移动电话等移动通讯器件的有机电解质溶液锂离子电池，水溶液电解质的锂离子电池具有价格低廉，无环境污染，高安全性能等优点而倍受人们关注，但其循环性能差的问题一直未能解决。夏永姚研究组从理论和实验上证实，在水和氧气存在下，作为电池负极的电极材料会被氧气氧化是造成水系锂离子电池容量衰减的主要原因。他们通过消除氧(电池密封)和选择合适的电极材料，大幅提高了电池的循环性能。这种电池将来可望用于风力、太阳能发电等能量储存、智能电网峰谷调荷和短距离的电动公交车等。该研究成果发表后，得到包括Chemistry World，科技日报、科学时报等媒介的报道。

p　　2019年1月25日，清华大学材料科学与工程学院南策文院士和李亮亮副研究员团队通过系统实验结合第一性原理计算，探究了一种新型的PVDF基固态电解质与锂金属阳极之间的界面，发现原位形成具有稳定、均匀镶嵌结构的纳米级界面层可以有效抑制锂枝晶的生长。研究成果以“Self‐Suppression of Lithium Dendrite in All‐Solid‐State Lithium Metal Batteries with Poly(vinylidene difluoride)‐Based Solid Electrolytes”为题发表在Advanced Materials上。/pp style="text-align: center "img width="500" height="215" title="Self‐Suppression of Lithium Dendrite in All‐Solid‐State Lithium Metal Batteries with Poly(vinylidene difluoride)‐Based Solid Electrolytes.jpg" style="width: 500px height: 215px max-height: 100% max-width: 100% " alt="Self‐Suppression of Lithium Dendrite in All‐Solid‐State Lithium Metal Batteries with Poly(vinylidene difluoride)‐Based Solid Electrolytes.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/65f43a48-13ea-4629-b162-95b1cb55e798.jpg" border="0" vspace="0"//pp　　意大利米兰-比科卡大学的Piercarlo Mustarelli教授团队对上述工作中“纯PVDF基固态电解质”这一概念提出质疑，他们认为不可能利用纯PVDF聚合物制备出无溶剂的锂离子导体固态电解质，而且由于DMF溶剂的存在，文中所报道的固态电解质实际上应该是凝胶电解质。相关评论以“Is It Possible to Obtain Solvent‐Free, Li+‐Conducting Solid Electrolytes Based on Pure PVdF? Comment on “Self‐Suppression of Lithium Dendrite in All‐Solid‐State Lithium Metal Batteries with Poly(vinylidene difluoride)‐Based Solid Electrolytes””为题，于2020年2月27日在线发表在Advanced Materials上。/pp style="text-align: center "img width="500" height="209" title="Comment on Self‐Suppression of Lithium Dendrite in All‐Solid‐State Lithium Metal Batteries with Poly(vinylidene difluoride)‐Based Solid Electrolytes.jpg" style="width: 500px height: 209px max-height: 100% max-width: 100% " alt="Comment on Self‐Suppression of Lithium Dendrite in All‐Solid‐State Lithium Metal Batteries with Poly(vinylidene difluoride)‐Based Solid Electrolytes.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/8d830fb1-9742-4479-b38c-d4a221db4e79.jpg" border="0" vspace="0"//pp　　Piercarlo Mustarelli教授等人认为DMF沸点高达153℃，即便在真空条件下也不可能从聚合物基质中完全移除。而且，南策文院士团队的文章中并没有给出相应的热重表征数据来证实DMF已经被完全从PVDF电解质中移除。/pp　　为验证这一说法，PiercarloMustarelli教授团队根据南院士文中的描述，采用同样的PVDF-LiFSI(3:2, w:w)电解质体系和DMF-THF(3:7, v:v)的溶剂体系进行研究，并且同样在80℃真空干燥20h。然而， 热失重曲线表明，即使是沸点相对较低的THF溶剂(66℃)，经过上述处理后都没被完全除去。而且由于DMF的蒸发，曲线几乎呈线性下降趋势，甚至持续到250℃的高温都没能完成，说明PVDF电解质体系中至少含有13%以上的DMF溶剂。TGA曲线(Nsub2/sub氛围)同样证实，上述电解质体系中含有大约14%的溶剂残留。/pp style="text-align: center "img title="PVDF电解质薄膜的热重分析结果.jpg" style="max-width:100% max-height:100% " alt="PVDF电解质薄膜的热重分析结果.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/b3bf7fa0-b712-4e4c-89e0-b6e4d0a51676.jpg"//pp style="text-align: center "PVDF电解质薄膜的热重分析结果/pp　　同日，Advanced Materials在线发表了南策文院士与李亮亮副研究员团队正面回应上述质疑的文章，文中认为少量溶剂残留并不代表该电解质就一定是凝胶电解质，“含有自由溶剂分子”的才算是，而文中报道的PVDF电解质中不存在自由DMF溶剂分子，因此实质上是不含自由溶剂的固态电解质而非凝胶电解质。/pp style="text-align: center "img width="500" height="210" title="Response to Comment on “Self‐Suppression of Lithium Dendrite in All‐Solid‐State Lithium Metal Batteries with Poly(vinylidene difluoride)‐Based Solid Electrolytes.jpg" style="width: 500px height: 210px max-height: 100% max-width: 100% " alt="Response to Comment on “Self‐Suppression of Lithium Dendrite in All‐Solid‐State Lithium Metal Batteries with Poly(vinylidene difluoride)‐Based Solid Electrolytes.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/8737b43e-c5f7-47e4-91c4-dd176f220965.jpg" border="0" vspace="0"//pp　　南策文院士与李亮亮副研究员团队从自由溶剂存在形式、离子传导机制以及性能优越性等角度出发，针对质疑进行了正面回应：之前文章所报道的PVDF基固态电解质薄膜中确实存在着少量DMF溶剂的残留。气相色谱和固态核磁共振光谱结果证实，PVDF-LiClO4体系和PVDF-LiFSI体系中溶剂的残留量分别为13%和15%。然而，他们认为尽管有少量的溶剂残留，但是并不代表该电解质就一定是凝胶电解质。/pp　　虽然文中报道的PVDF基电解质薄膜中有少量溶剂存在，但是其中溶剂并不是以自由分子的形式存在。由于大量吸收液体电解质，普通PVDF基凝胶电解质的溶剂含量通常超过50%，其中含有大量的自由溶剂分子。而我们所制备的电解质薄膜中溶剂含量(13%-15%)远低于凝胶电解质中的溶剂含量，更重要的是，薄膜中不存在自由DMF溶剂分子。拉曼光谱和红外光谱证实， PVDF基电解质薄膜中经过80℃长达12小时或20小时的真空干燥处理后检测不到自由DMF分子的拉曼或红外信号，这说明残留的DMF溶剂分子全部与Li+发生配位形成了[Li(DMF)x]+的离子复合物。因此，南策文院士团队认为，他们制备的PVDF基电解质中残留的DMF溶剂分子以键合态而非游离形式存在，与那些含有大量游离溶剂分子的普通凝胶电解质是不同的。/pp style="text-align: center "img title="PVDF基电解质膜与常规PVDF基凝胶电解质中溶剂含量对比.jpg" style="max-width:100% max-height:100% " alt="PVDF基电解质膜与常规PVDF基凝胶电解质中溶剂含量对比.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/47a9676d-3ed0-4ae3-8f74-afd50a66dbd2.jpg"//pp style="text-align: center "南院士团队所制备的PVDF基电解质膜与常规PVDF基凝胶电解质中溶剂含量对比/pp style="text-align: center "img title="PVDF电解质薄膜中DMF溶剂分子的存在形式表征.jpg" style="max-width:100% max-height:100% " alt="PVDF电解质薄膜中DMF溶剂分子的存在形式表征.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/768065f5-f623-4a00-9f31-34787388fc4b.jpg"//pp style="text-align: center "PVDF电解质薄膜中DMF溶剂分子的存在形式表征/pp　　全固态型电解质是由锂盐和高分子基质络合而成，而凝胶型电解质则是由锂盐与液体塑化剂、溶剂等与聚合物基质形成稳定凝胶的电解质材料。毫无疑问，固态电解质是非溶剂体系，而凝胶电解质中含有大量的溶剂。那么，含有少量非游离溶剂残留且具有类固体机械性能的电解质属于固体电解质还是凝胶电解质呢?/ppbr//p

近日，中国科学技术大学闫立峰教授课题组通过利用两亲性甲基脲分子，设计了一种新型结构的水基纳米胶束电解质。这一工作打破了以往对于电解质连续溶剂相的认识，通过纳米胶束结构包裹了自由移动的离子，建立了局部/界面相互作用网络，通过金属离子的控制释放，有效地维持了离子的三维扩散形式和有利的界面成核反应，实现了金属枝晶和电极副反应的有效抑制。相关研究成果率先在锌-锰电池体系中得到了证实，并发表于化学专业知名期刊《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)。 　　锌离子电池由于锌阳极的高理论比容量(820 mA h g-1)、高储量、成本低、氧化还原电位低(-0.762 V vs. SHE)等优势，被认为是下一代清洁能源存储的有前途的候选者。然而，锌离子电池的寿命受到锌阳极不可逆电化学反应的严重限制，如析氢反应(HER)、“死锌”的持续积累以及不受控制的枝晶生长等。同时，以二氧化锰为正极材料代表的一系列锌离子电池普遍具有低的工作电压(1.5 V)和难以匹配锌阳极的电极容量。如何通过电解质的设计优化来调控锌电池的电化学性能是至关重要的问题。 　　该文提出了一种独特的纳米胶束电解质设计思路，由ZnSO4、MnSO4和高浓度甲基脲(Mu)分子通过自组装策略构建，水溶剂环境被划分为亲水区和疏水区，阳离子和阴离子则被封装到纳米域中(图1)。纳米胶束阻断了连续的水基体相，打破了水分子之间氢键网络并在胶束内部和胶束/水界面上重构了局部氢键。此外，Mu分子参与了Zn2+/Mn2+离子的溶剂鞘结构，排斥了溶剂化水分子，降低了脱溶剂化能垒，抑制了水分解反应。更重要的是，Zn2+/Mn2+离子可以可控地从胶束团簇中释放出来，以三维扩散方式扩散并在电极表面均匀沉积。此外，在锌阳极表面一种新的固体电解质界面(SEI)保护层Znx(Mu)ySO4∙nH2O得以原位生成，以避免水分子持续渗入造成的锌腐蚀。 图1.胶束电解质的自组装示意图 　　动态光散射结果表明电解质A3Mu中存在约14nm左右的纳米胶束，核磁结果证实了胶束内部的多重氢键相互作用，DFT计算结果也表明Zn2+/Mn2+和Mu分子上的羰基和具有更强的结合能力，进而有利于进入到胶束内核中，减少溶剂鞘结构中的水分子数(图2)。此外，红外，拉曼光谱结果也识别到了SO42-阴离子扭曲的正四面体结构，可能是由于胶束内部拥挤的空间和电荷-偶极相互作用造成的，这些结果表明了胶束电解质的成功构建。 图2.胶束电解质的核磁，红外，拉曼以及结合能计算表征 　　得益于胶束电解质内部氢键的重构，电解质和碳布正极界面接触角降低，MnO2/Mn2+成核电位降低，同时由于Mn2+的控制释放特性，生成了反应可逆性更高，结构更加疏松的二氧化锰颗粒。在不同SOC状态下，非原位SEM，XPS，Raman, XRD等测试方法核实了高度可逆的二电子转化反应。利用二电子反应的锌锰电池显示出前所未有的高能量密度800.4 Wh kg-1(基于正极活性材料)以及高达1.87 V的放电电压(图3)。 图3.Zn||Mn 电池的电化学性能 　　中国科学技术大学化学与材料科学学院博士生邓永琦为该文章的第一作者，闫立峰教授为通讯作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金和中国科学技术大学的经费资助。

作者 | LPCM,University of Bordeaux I France.编译 | 文军前言上一篇中，我们向大家介绍了如何用拉曼研究锂电池充放电过程正负。今天，我们仍将和您聊一聊光谱分析对锂电池产业发展的深刻作用。您知道么，现在的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！利用拉曼我们来分析什么？固态电解质电池相比传统液态电解液电池，可以有效避免电池漏液，而且还可以将电池做得更薄（厚度仅为0.1mm）、能量密度更高、体积更小，是未来锂电行业的发展方向。然而在电池的设计研究过程中，离子的扩散和定向迁移是设计任一款新型电池时必须考虑的因素，它直接关乎到电池的容量、充放电效率、使用寿命等，因此这两项指标的研究是非常重要的。目前，在液态的电解质中，有很多成熟的技术可以测量离子的扩散和定向迁移，但是对于聚合物电解质来说，这些技术已经不再适用。此时，显微拉曼光谱成为一种可供选择的替代工具，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。接下来，我们就来以法国波尔多大学分子物理化学实验室的研究为例，看看他们是如何利用拉曼光谱技术进行锂电池研究的。1案例：锂/固态聚合物/锂对称型电池分析本案例中，波尔多大学的研究人员选用Li/PEOLiTFSI/Li对称型电池作为分析对象，利用拉曼光谱得到的浓度曲线，确定锂盐的扩散系数以及离子迁移数。在电池充电之前，研究人员首先进行一遍测量，检查整个电解质中锂盐浓度的均匀性。然后依次施加方向相反的恒定电流，利用 HORIBA 激光拉曼光谱仪原位测量达到稳定状态后电解质，建立浓度梯度。后，通过得到的实验结果，研究人员可以直观的看到电流密度和锂盐浓度值的关系（结果参见下图）。正如预期的那样，浓度梯度的大小随着所通电流密度值增大而增大。据此，我们还可以得出达到稳定状态后锂盐浓度随着弛豫时间变化的信息[1]，从而进一步确定扩散系数和离子迁移数。1. （上）锂电和PEOLiTFSI电解质之间的实验测量点，红色标记为选定的测量点，横坐标为各点之间距离2.（下）拉曼光谱成像显示出的锂盐浓度，该浓度值依赖于位置（横坐标），充放电电流和弛豫时间（左侧纵坐标）。2其他案例除了上述对锂/固态聚合物/锂对称型电池进行拉曼分析，波尔多大学的研究人员还做了两项其他方面的研究：1利用显微拉曼光谱解析电解质的P(EO)n LiTFSI薄膜中的锂盐浓度。2利用拉曼光谱对锂离子在LixV2O5负材料中的插入和脱出进行分析，发现拉曼可以作为电测试之外另一种行之有效的手段，从而更好地认识复合电中发生的离子插入。因篇幅所限，本文暂不赘述，您可以手机识别二维码索取详细测试研究分析报告。为什么越来越多锂电研究用到拉曼光谱技术？显微拉曼光谱技术可以通过一个可观察的窗口进行微型电池的原位表征，就是说我们可以实时追踪到电池中正在进行的变化。此外，现代显微拉曼技术所具备以下卓越的性能，较其他测量技术具备以下突出的优势，因此受到越来越多的锂电研究人员的关注。1实时监测锂电池的充放电过程，要求拉曼光谱仪具有快速的数据采集、拉曼成像和高通量等特点。因此，研究人员可以追踪快速的化学反应过程，如离子扩散和迁移。2电池的小型化是未来微电池的发展需求，而在透明的电解质中，显微拉曼的空间分辨率可达到衍射限（亚微米），这就使得显微拉曼助力微电池研究切实可行。致 谢本文结果是在法国波尔多大学分子物理化学实验室取得的。特别感谢J-C. Lassègues教授和L. Servant教授从他们的广泛的拉曼-光谱化学研究工作中提供的实验数据。参考文献[1] Raman spectroelectrochemistry of a Lithium/polymer electrolyte symmetric cell, Isabelle rey, jean-Luc Bruneel, Joseph Grondin, Laurent servant and jean-Claude Lassègues, J. Electrochem. Soc., 145(9), pp3034-3042.免责说明HORIBA Scientific公众号所发布内容（含图片）来源于文章原创作者提供或互联网转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，HORIBA Scientific 发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享，供读者自行参考及评述。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们取得联系，我们会及进行处理。HORIBA Scientific 力求数据严谨准确，如有任何失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

固态锂金属电池在电动汽车应用中越来越受欢迎，因为它们用更安全的固态电解质代替易燃液体电解质，这种电解质还提供更高的能量密度和更好的抗锂枝晶形成的能力。固体聚合物电解质 (SPE) 因其可调节的机械性能和易于制造而成为极具前景的候选材料；然而，它们对锂金属的电化学不稳定性、中等的电导率和对Li/SPE中间相知之甚少阻碍了在实际电池中的广泛应用。特别是，与SPE相关的低库仑效率(CE)的起源仍然难以捉摸，因为关于它是否源于不利的界面反应或锂枝晶生长和死锂形成的争论仍在继续。在这项工作中，我们使用最先进的冷冻电镜成像和光谱技术来表征界面的结构和化学性质，和基于聚丙烯酸酯的SPE。与传统知识相反，我们发现由于沉积的锂枝晶与聚丙烯酸骨架和丁二腈增塑剂之间的持续反应，没有形成保护性界面。由于反应引起的体积变化，在锂枝晶内部形成了大量具有应力-腐蚀-开裂行为的裂纹。在此观察的基础上，我们利用液体电解质的知识引入添加剂工程，并证明使用氟代碳酸亚乙酯可以有效地保护Li表面免受腐蚀，从而产生致密堆积的Li0具有保形和稳定的固体电解质界面膜的圆顶。由于 1.01 mS cm-1的高室温离子电导率、0.57 的高迁移数和稳定的锂-电解质界面，这种改进的 SPE 提供了99%的优异锂电镀/剥离 CE 和 1,800 小时的稳定循环在 Li||Li 对称电池中（0.2 mA cm -2 , 1 mAh cm-2）。这种改进的阴极稳定性以及高阳极稳定性使得 Li||LiFePO4的循环寿命达到创纪录的 2,000 次循环，Li||LiCoO2全电池的循环寿命达到 400 次。使用基线 SN-SPE 电镀的含锂枝晶的 3D 形态和化学性质a、b、低温 HAADF-STEM 图像 ( a ) 和基于 HAADF-STEM 图像的低温断层扫描获得的代表性细丝的3D 重建 ( b )。c ， a中细丝的 3D 横截面分析。d，来自不同区域的几种细丝的 EDS 图。结果表明，O、C、N、S 和 F 分布在整个灯丝的所有位置。e，灯丝的 EELS。在光谱中识别出 C、N 和 O 物种。a , b , 低温 HAADF-STEM 图像和 EDS 图：比例尺，指定区域的 3 μm ( a ) 和 4 μm ( b )。O、C、N、S和F在圆顶表面的富集表明形成了致密且均匀的SEI。c，镶嵌SEI的低温原子分辨率TEM图像，该镶嵌SEI由具有不同晶体取向的密集排列的纳米级域组成。（红色圆圈表示晶畴，红线表示晶格平面的取向。）d，SEI 内的 Li2O 纳米晶体的原子结构。晶面的晶格间距。纳米晶体由线和箭头表示。插图显示了盒装区域的快速傅里叶变换。FEC-SPE 衍生的 SEI 的化学成分和电化学性能溅射时间为 0 分钟和 10 分钟的 FEC-SPE 衍生 SEI 的a – c、 F 1 s ( a )、O 1 s ( b ) 和 C 1 s ( c ) XPS 光谱。LiF、Li 2 O和Li 2 CO 3被确定为SEI组分。d、e、XPS 定量分析源自 FEC-SPE ( d ) 和 SN-SPE ( e ) 的 SEI。FEC-SPE 衍生的 SEI 表现出更高的 F 含量和更高的 S 含量。F, 在 50 °C 下用原始锂金属测试的 FEC-SPE 的临界电流密度。Li||SPE||Li对称电池在升压电流密度下循环，在3.2 mA cm -2之前没有发生短路。充放电时间固定为0.5小时。g，在 PNNL 协议下测试的锂剥离/电镀 CE。h ，在0.1 mA cm -2、0.1 mAh cm -2和室温下循环Li||FEC-SPE||Li电池时的EIS演变。在循环 18 小时后实现了低且恒定的电荷转移电阻。制备的 SPE 在大面积容量条件下的 Li 沉积形态和电化学行为采用不同正极材料、面积容量和 N/P 比的 FEC-SPE 基全电池的室温性能a，Li||FEC-SPE||LFP 电池在 0.5C 下的循环稳定性。LFP 的面积质量负载为2 mg cm -2。b，Li||FEC-SPE||LFP 电池在 0.5C 循环下第 1、500、1000、1500 和 2000 次循环的充放电曲线。c – e，长期循环稳定性 ( c )、充放电曲线 ( d ) 和Li||FEC-SPE||LiCoO 2电池在 22 °C 下的倍率性能 ( e )。LiCoO 2面积负载为~5 mg cm -2。f，具有有限Li阳极（2 mAh cm -2）和LiCoO 2的低N/P比电池性能阴极（~5 mg cm -2）。电池在 22°C 和 0.5C 下循环。g ，具有商业高负载LiFePO4和NMC811阴极的FEC-SPE基固态电池在低N/P比条件下的循环性能。电池在 0.2C 和 22°C 下以 5 mAh cm -2的 Li作为阳极进行循环结论在这项工作中，我们发现了 Li 负极的降解机制。我们发现，由于缺乏稳定的 SEI，Li 负极会由于副反应和体积变化引起的应力腐蚀而降解。通过使用冷冻电镜成像和光谱技术，我们彻底研究了固体聚合物电解质和Li 负极之间的固体-电解质界面的结构和化学性质。以此表征为指导，我们通过增材工程成功开发了一种新型 SPE 来控制 SEI 的形成，并最终证明了新型 FEC-SPE 在全电池中的应用，实现了长循环寿命（ 2,000 次循环）、高电流密度和高面积容量。我们发现，固体聚合物电解质中的 FEC 添加剂可产生主要包含无定形 F 相关物质的富 F SEI，这最终可以在提高 Li 0负极的可逆性方面发挥重要作用。这项工作还为固体聚合物电解质提供了一种设计策略，即通过添加剂工程控制 SEI。论文信息论文题目：Characterization of the structure and chemistry of the solid–electrolyte interface by cryo-EM leads to high-performance solid-state Li-metal batteries通讯作者：Ruoqian Lin，Xiao-Qing Yang ，Kang Xu & Huolin L. Xin通讯单位：美国纽约州厄普顿布鲁克海文国家实验室化学部，美国陆军研究实验室，美国加州大学尔湾分校

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。”

【工作介绍】锂金属由于其最高的能量密度而被认为是最理想的锂电池负极材料，但传统的锂金属-液体电解液电池系统存在着低库仑效率、SEI重复破裂生成和锂枝晶生长等问题。由锂金属、芳香烃和醚类溶剂组成的室温液态锂金属可从根本上抑制锂枝晶形核生长，从而解决以上问题，并且比高温熔融的碱金属或碱金属合金更容易控制、更稳定、更安全。然而，室温液态锂金属与硫化物固态电解质界面不兼容，会发生剧烈的化学反应。基于此，中科院物理所吴凡团队在解决硫化物固态电解质与有机液体电极之间长期存在的固-液界面相容性难题上取得了突破。开发出了包括PEO和β-Li3PS4/S在内的多种兼容性强的界面保护层，实现了大于1000h的长时间稳定循环。这种稳定硫化物固态电解质和有机液态锂负极之间的固-液界面的技术方法，成功地解决了界面副反应的关键问题，使这种电池构造在长周期运行中安全稳定。这为进一步提高锂电池的循环寿命和安全性开辟了新的路径。该成果以“Stable Interface Between Sulfide Solid Electrolyte and-Room-Temperature Liquid Lithium Anode”为题发表在ACS Nano上，通讯作者为中国科学院物理研究所吴凡研究员，共同第一作者为彭健博士，伍登旭硕士和姜智文硕士。【背景介绍】在锂离子电池中，固-液界面的化学和电化学不稳定性对电池特性有重要影响，如充放电效率、能量效率、能量密度、功率密度、循环性、使用寿命、安全性和自放电。不稳定的固体电解质界面（SEI）和暴露的表面会消耗锂源，降低循环性能/放电效率，增加内阻，产生气体，并降低安全性。解决固-液界面的化学/电化学不稳定问题是电池有效运行的关键。因此，对界面问题的研究是锂离子电池基础研究的核心。为了稳定电极-电解质界面，研究人员通常对电极/电解质材料或电极/电解质表面进行改性，或在电解质中添加添加剂以形成更稳定的SEI层，以获得良好效果。硫化物固体电解质（SE）表现出与液体电解质相当/超过液体电解质的高离子传导性和理想的机械硬度。然而，硫化物SE和有机液体电极（LE）之间的固-液界面问题一直是一个难以克服的挑战，研究结果非常有限。如果这个界面问题能够得到很好的解决，硫化物SE的应用范围可以从全固态电池（ASSB）系统进一步扩大到半固态电池（SSSB）系统。例如，在锂硫（Li-S）电池系统中，硫化物SE被用来形成固-液混合电解质，可以有效防止锂-硫电池中的穿梭效应，进一步提高循环性能。此外，在这项工作和以前的相关工作中，硫化物SE被应用于液体金属锂（Li-BP-DME）电池。在这种新的电池配置中，带有PEO保护层的硫化物SE和Li-BP-DME溶液可以保持稳定和兼容的界面，从而提高循环稳定性。然而，深入的降解机制仍然是缺失的，没有得到理解。为了清楚准确地了解硫化物SE(Li7P3S11(LPS))-有机LEs(液态金属Li-BP-DME)电池的固-液界面的形成和演变机制，本工作利用各种先进的表征技术对界面进行了研究，如X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）、飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）等。此外，基于对界面的深入研究，有效地设计和控制了有机LE/硫化物SE界面。因此，在有机LE和硫化物SE之间的固-液界面相容性这一长期难题上取得了突破性进展。获得了多种化学/电化学稳定、高锂电导率、电子绝缘的与有机LEs（液态金属锂-BP-DME）和硫化物SEs（LPS）兼容的界面保护层，包括PEO-LiTFSI和β-Li3PS4/S界面层。对液态金属锂（Li-BP-DME）与保护层反应形成的SEI层进行了深入表征。此外，在使用两种界面保护层的硫化物SE（LPS）/界面保护层/有机LE（Li-BP-DME）对称电池中获得了长周期性能。在使用PEO-LiTFSI聚合物界面保护层的对称电池中，在循环1000小时后，阻抗和极化电压值仍然很小。同样，带有β-Li3PS4/S界面保护层的对称电池也可以稳定地循环1100h，而且阻抗很小。这些结果证明了两个界面保护层的有效性，它们可以长期稳定硫化物SE（LPS）和有机LE（Li-BP-DME）之间的固-液界面。这种稳定固-液界面的技术方法成功地解决了硫化物SE（LPS）-有机LE（Li-BP-DME）电池体系中界面副反应的关键问题。因此，"液态金属锂（Li-BP-DME）"可以提供优异的性能，如高安全性、优异的树枝状物抑制能力、低氧化还原电位0.2V-0.3V vs Li/Li+，以及室温下12mS cm-1的高电导率，并且电池系统可以长期安全循环。该技术方法为解决硫化物SE和有机LE的固-液界面相容性问题提供了宝贵的方法，对进一步提高锂电池的循环寿命和安全性具有重要的现实意义。 【核心内容】为了研究裸露的硫化物SE（Li7P3S11）和液体金属锂BP-DME之间的SEI，我们组装了Li1.5BP3DME10/LPS/Li1.5BP3DME10对称电池（图1a-1c）。有机LE与硫化物SE接触，形成固-液界面，如图1c所示。图1a显示了对称电池的电压曲线，显示了逐渐增加的过电位（从0.123V到2.45V）和不稳定的循环，在30℃下电流密度为0.127mA cm-2，持续200小时。对称电池的阻抗持续增加表明在界面上发生了副反应，硫化物SE（LPS）和有机LE（Li-BP-DME）之间的化学/电化学稳定性很差。这也可以从循环前后的LPS的XRD数据中得到证实（图1d）。循环后，LPS片材表面的特征峰几乎完全消失，表明LPS表面几乎完全反应或分解了。循环后裸露的硫化物SE的横截面和平视形态由SEM进行了表征。由于硫化物SE的面积比有机LE的面积大，LPS有两个区域。一个是暴露于Li-BP-DME的反应区，另一个是未暴露于Li-BP-DME的非反应区，如图1e所示。图1f-g显示了循环后的LPS片的SEM图像，它显示了LPS片的反应区和非反应区的细节。结果显示，许多界面侧面反应的产物堆积在反应区，而未反应区是光滑、平坦和密集的。图1g的EDS映射图见图1h。比较反应区和未反应区的C、O、P和S元素含量，未反应区的P和S元素含量明显高于反应区，而反应区的C和O元素含量则高于未反应区。这些结果表明，界面副反应导致了硫化物SE的分解，大量的有机物质在反应区积累。图1i-1j分别显示了非反应区、轻度反应区、轻度严重反应区和严重反应区的细节。与图1i中的非反应区相比，在从非反应区向反应区过渡的过程中，界面侧的反应程度逐渐加强。轻度反应区的反应物的形态特征是光滑的球形小颗粒堆积，而轻度反应区的反应物是小绒球状颗粒，有不连续的薄层和裂缝。那些在严重反应区的颗粒的特点是更多的颗粒堆积在一起，形成一个更厚的界面层，它是崎岖不平的，有许多孔隙。图1m-1p是LPS片界面的SEM和EDS图谱。图1n中严重反应区的横截面形态显示，反应后的LPS片变得松散，具有多层结构。这表明在LPS界面和内部发生了化学反应，产生了更多的反应产物。反应产物很大，导致固体电解质层之间出现断裂和撕裂。由于反应产物的离子传导能力比原来的LPS SE弱，而且整个电解质片的离子传导通道不均匀，对称电池的极化不断增加。图1o清楚地显示了一个蓬松的、较厚的SEI层，厚度约为1.5μm。图1o的EDS映射图显示在图1p。可以看出，SEI层中C和O元素的含量高于LPS片，而LPS片中P和S元素的含量则高于SEI层。这些结果表明，SEI层的成分中含有大量的有机物和部分无机物，导致其具有蓬松而非致密的特点，离子传导率低。 图2显示了Li7P3S11的XPS分析以及它们与液体金属锂的反应。P 2p光谱可分为131.4 eV和133.1 eV的两个峰，分别对应于P2S74-和PS43-物种。随着反应的加剧，P2S74-的峰面积比从散装Li7P3S11的61%下降到严重反应区的48%。这一现象的原因是在Li7P3S11的DME溶解产物中，P2S7相比PS4相更易溶解。P2S7相的逐渐溶解导致Li7P3S11电解液表面不断形成孔和裂缝，这与SEM的结果很一致。在块状Li7P3S11中，S 2p信号可由三种不同的硫物种描述，在161.3、162.0和163.4 eV处发现峰值，它们分别对应于P-S-Li、P=S和P-S-P硫物种。峰区产生的P-S-Li、P=S和P-S-P硫磺物种的比例约为7:3:1，与Li7P3S11结构模型的理论值非常吻合。在Li7P3S11的轻度和重度反应区，属于P2S7相的P-S-P的峰面积比下降，这也证实了P2S7相的溶解。此外，在严重反应区，159.9 eV的新峰被赋予Li2S，这源于Li7P3S11 SE与液体金属锂的反应。至于C 1s光谱，Li7P3S11中284.8和286.7 eV的信号分别对应于-(CH2)-键和-O-CH2-键，这归因于样品杂质（脂肪族、不定形碳）。以284.8 eV为中心的碳峰被用作参考峰。在轻度反应区，在288.6 eV处出现了另一个C 1s信号，它源于DME分解的-O=C-O-。在严重反应区，也检测到了来自碳酸盐物种（如Li2CO3和ROCO2Li）的-OCO2-（在289.6 eV）。Li7P3S11中的O 1s光谱由两个主要贡献描述。位于531.2和532.9 eV的峰值分别属于Li-O-（Li2O）和C-O-C。Li2O是另一种常见的相位杂质。在轻度反应区，发现来自酯类（-COOR）的C=O键（在532.4 eV）。在严重反应区，C=O（-COOR和-OCO2-）的峰面积比明显增加，这与上述C 1s光谱的分析一致。在Li 1s光谱中，55.4 eV的峰可以归属于Li-O（Li2O，LiOH，Li2CO3）或Li-S（Li-S-P，Li2S），这些材料的BEs非常接近，因此这里用一个宽峰来近似地拟合Li 1s光谱。为了进一步研究SEI，通过TOF-SIMS技术对循环后的LPS裸片进行了测量。补充图1显示了LPS表面的SEI带负电和正电的片段的质谱，其中包含了关于SEI带电片段的信息。质谱包含了大量的正负离子碎片，包括无机离子碎片离子碎片。无机物包括LiC（C-）、LiH（Li2H+）、Li2O（Li3O+）、多硫化锂LiSx（S-、S2-、S3-、Li2S+、Li3S+）、Li3P（P-）、Li3PO4（P-、PO2-、Li2PO2+）、Li2SO3或LiSxOy（SO-、S2O-、SO2、 Li2SO+，Li3SO+），LiOH（LiO2H2-），LiSH（SH-，Li2SH+），Li2CO3（Li3CO3+），一些硫化物的分解产物（PS-，PS2-，PS3-，PSO-，PS2O-），以及由一些杂质元素产生的LiF，LiCl。有机化合物包括烷氧基碳酸盐ROCO2Li（O-）、烷氧基亚硫酸盐ROSO2Li（SO-、S2O-、SO2-、Li2SO+、Li3SO+）、乙炔化合物（CH-、C2H-）、烷基化合物（CH3+）、非芳香族化合物硫醇RSH（SH-）、甲酸锂HCOOLi（CHO2-）、乙酰基锂HCCOLi（C2HO-）和其他有机化合物。C6H5+苯环离子的存在表明联苯的分解。虽然不同反应区（轻度反应区和重度反应区）的SEI形态特征不同（图1j-1l所示），但不同区域的离子碎片基本相同，而只有个别离子种类不同。例如，Li2S+（m/z=46)、Li2SO+（m/z=62）、Li3SO+（m/z=69）和Li2PO2+（m/z=77）无机离子碎片没有出现在严重反应区，而CH3OLi2+（m/z=45）、CH3O2+（m/z=47）和 C6H5+（m/z=77）有机离子碎片没有出现在温和反应区。这表明严重反应区的SEI层比轻微反应区的SEI层含有更多的有机产物，这样，严重反应区的SEI层的形态是由大量的有机物堆积形成的笨重而松散的结构。为了研究这些反应产物物种的空间分布，测量了负离子和正离子模式的映射图像，如图3a，图3b所示。从图3a中可以看出，C-、O-、CH-、C2H-、S-和SH-有机二次离子表现出相对较高的强度，而其他无机二次离子表现出相对较低的强度。这意味着SEI层的表面，即靠近有机LE的一侧，主要由有机物组成，而无机物的比例较少。图3b显示Li+二次离子的强度相对较高，说明在SEI形成过程中，锂源被部分消耗，SEI表层的有机产物含有大量的锂元素。根据LPS片在负离子和正离子模式下循环后的深度曲线（图3c-3f），无机离子片段（Sx-（S-，S2-，S3-），SxOy-（SO-，SO2-，S2O-），PSxOy-（PS-，PS2-，PS3-，PSO-），P-，PO2-，SH-、 LiO2H2-, LiS-, Li+, Li2+, Li2H+, Li2SH+, Li2OH+, Li3O+, Li3CO3+, LiSxOy+ (Li2S+, Li3S+, Li2SO+, Li3SO+), Li2PO2+) 随着分析深度的增加而增加、 而有机离子碎片（C-, O-, CH-, C2H-, CH2O-, CHO2-, CH3+, CH3O2-, C6H5+, CH3OLi2+）的强度随着深度的增加而降低，表明SEI是双层结构，外层和内层分别由有机和无机相组成。这与主流的SEI层模型和镶嵌模型中的双层模型是一致的（即SEI层由两层物质组成，靠近液态电解质的松散有机物和靠近金属锂的致密无机物）。从深度剖面曲线也可以确认SEI的厚度，大于166nm（10nm min-1 SiO2标准，1000s），比传统液态电解质金属锂电池的厚度（10~20nm）。从二次离子的三维分布（图3g），可以观察到二次离子随深度变化的趋势。二次离子的三维分布与图3c-3f中二次离子随深度变化的趋势一致。值得指出的是，硫化物SE （Li7P3S11）的分解产物（PS-, PS2-, PS3-, PSO-, PS2O-）的含量随深度增加，说明大量的硫化物SE （Li7P3S11）被分解，分解产物在硫化物SE附近的表面聚集。总之，裸露的硫化物SE和有机液体金属锂-BP-DME之间的界面层是一个松散的界面层，其中有机和无机产物是随机堆积的。松散的界面层没有形成一个薄而密的连续无机界面层来阻挡有机Li-BP-DME，而是让液态金属锂不断地通过这个界面层与硫化物SE发生反应，从而消耗了电池中的锂源，降低了电池的循环性能，导致电池的内阻增加，最终失效。 根据上述特征分析，由硫化物SE和有机LE Li-BP-DME反应形成的SEI不能稳定地兼容。因此，有必要设计出化学/电化学稳定、高锂导电性和电子绝缘性并与有机LE Li-BP-DME和硫化物SE兼容的人工SEI层。此文选择了四种可能适用于硫化物SE和液体有机阳极的界面层材料，包括LIPON、富含LiF的界面层、PEO-LiTFSI聚合物和β-Li3PS4/S（图4a-4d）。LIPON界面层的厚度为200纳米，通过磁控溅射在硫化物SE片上，如图4e所示。图4f显示了在固定电流为0.127 mA cm-2时，由Li7P3S11、Li-BP-DME和LIPON界面层组装的对称电池的电压曲线。对称电池显示出低的初始过电位（0.08V），但在循环200小时后电压迅速上升到0.68V。低的初始过电位表明在循环前有一个小的界面阻抗和良好的界面接触，但迅速增加的电压表明LIPON和Li-BP-DME之间有严重的反应。因此，LIPON界面层并没有起到稳定界面的作用。由LIPON和Li-BP-DME之间的反应产生的SEI不具有化学/电化学稳定性和高离子传导性，这样的LIPON界面层就不适合做界面保护。富含LiF的界面层是在Li7P3S11片材的表面原位形成的，实验过程见图4b。从界面层的照片（图4g）可以看出，界面层的厚度均匀性较差，界面层中出现了材料聚集的现象，部分区域出现了可观察到的白色材料聚集。带有富含LiF的界面层的Li7P3S11和Li-BP-DME溶液在0.127 mA cm-2的固定电流下被组装成一个对称电池。电压曲线如图4h所示，这与带有LIPON界面层的对称电池相似。稳定性差的循环200h后，极化电压从0.135V逐渐增加到1.3V，表明界面阻抗逐渐增加。这种界面层不能发挥兼容作用，因此不适合硫化物SE和液体电解质电池系统。PEO-LiTFSI聚合物具有良好的化学/电化学稳定性，可以作为硫化物SE和金属锂之间的界面层，起到良好的界面保护作用。因此，尝试将PEO-LiTFSI聚合物引入硫化物SE和液态金属负极体系中，具体制备过程见图4c。图4i所示为制备好的带有PEO界面层的Li7P3S11薄片，它被组装成一个对称电池。电压曲线如图4j所示。该对称电池在电流密度为0.127 mA cm-2的情况下稳定循环200h，极化电压0.115V几乎没有变化，表明PEO-LiTFSI聚合物和Li-BP-DME之间反应形成的SEI与硫化物SE Li7P3S11兼容。这种SEI具有良好的化学/电化学稳定性，在室温下具有高的Li+导电性，以及理想的电子绝缘性能。另一个有效的界面层是β-Li3PS4/S。该界面层的制备过程如图4d所示，它也是在原地生成的。图4k显示了制备好的带有β-Li3PS4/S的Li7P3S11片，它被用来组装对称电池。对称电池的电压曲线如图4l所示，显示了对称电池在电流密度为0.127 mA cm-2的情况下200h的稳定循环，以及几乎不变的0.075V的极化电压。因此，β-Li3PS4/S界面层适用于硫化物SE和液体电解质电池系统。总之，通过实验筛选，从四种可能的兼容界面层材料中选出了两种具有实际效果的界面层材料（即PEO-LiTFSI聚合物和β-Li3PS4/S）。为了获得具有最佳化学/电化学稳定性和Li+电导率的PEO-LiTFSI和β-Li3PS4/S界面保护层，对两种界面层的制备参数进行了详细研究。PEO界面层有两个关键参数，一个是界面层的厚度，另一个是界面层中锂盐LiTFSI的浓度。首先探讨了PEO界面层的最佳厚度，如图5a所示。探讨了两种LiTFSI浓度（EO/Li+=24和EO/Li+=8）的PEO界面层的不同厚度。通过在Li7P3S11片材上浸泡不同数量的PEO溶液来控制界面层的厚度，PEO溶液的浸泡量为20μL、30μL、40μL和50μL。具有不同厚度参数的界面层的Li7P3S11片被组装成对称的电池。结果表明，在两种锂盐浓度下，不同量的PEO溶液（或不同厚度）的PEO界面层，对称电池在稳定循环200h后，在0.127mA cm-2的电流密度和0.15V左右的小极化电压下表现出良好的循环性能。接下来，我们探讨了不同浓度的锂盐LiTFSI的界面层在相同厚度下的有效性（图5b）。在固定的PEO溶液体积（40μL）下，研究了不同锂盐浓度EO/Li+=120、62.5、30、24、12和8的界面层并组装成对称电池。结果表明，在电流密度为0.127 mA cm-2、极化电压为0.15V左右的小电流下，具有不同锂盐LiTFSI浓度的界面层的对称电池也显示出良好的循环稳定性（200小时）。对PEO界面层的两个最佳参数的探索实验表明，PEO-LiTFSI系统的界面层在实验探索的广泛参数范围内具有良好的有效性。依次探讨了β-Li3PS4/S界面层的最佳厚度参数（图5c）。β-Li3PS4/S界面层的厚度是通过控制硫化物SE Li7P3S11片在β-Li3PS4/S前驱体溶液中的提拉次数来调节的。提拉次数分别为2、4、6、8、10、20和40。可以看出，随着拉动时间增加到10，对称电池的稳定性明显提高，但提拉次数为20和40时，对称电池就失效了。提拉次数少于10次的对称电池失败是因为β-Li3PS4/S界面层的厚度很薄，与Li-BP-DME发生了反应。提拉次数为20次和40次的对称电池的失败原因是β-Li3PS4/S界面层太厚，在原位加热过程中出现裂纹现象（图6i-m）。因此，Li-BP-DME溶液渗透并与硫化物SE Li7P3S11反应，导致对称电池失效。因此，当提拉次数为10时，β-Li3PS4/S界面层的厚度参数是最佳的。极化电压0.08V几乎没有变化，界面阻抗也没有增加，说明这个参数的β-Li3PS4/S界面层是最有效的。循环后的PEO和β-Li3PS4/S界面层的特征由SEM描述，如图6所示。图6a-6h显示了循环后PEO界面层的SEM图像，其中图6a-6d显示了平视形态，图6e-6h显示了横断面形态。图6a显示了循环后带有PEO界面层的Li7P3S11板材。片材的中间部分与Li-BP-DME接触以产生SEI，而片材的边缘部分是涂在Li7P3S11片材上的原始PEO薄膜，没有与Li-BP-DME接触。PEO界面层与Li-BP-DME反应的部分的形态与Li7P3S11片材的未反应区域明显不同。图6c显示了未反应区域的PEO层的放大SEM图像，它是光滑、平坦和致密的。图6b和6d显示了SEI区域的放大SEM图像，它也是致密的，而不是裸Li7P3S11片材的充满裂纹的片材（图1k和1l）。SEI表面是凹凸不平的鱼鳞层，说明靠近Li-BP-DME的SEI表面是以有机物为主体。图6e-6h显示了PEO界面层的横截面形态。循环前的SEM图像为图6e和6g，显示了3.56μm的PEO界面层的致密和平整。图6f和6h显示了循环后PEO界面的SEM图像，其厚度为3.29μm，与循环前相比，其厚度略有减少。然而，它仍然是致密和相对平坦的，没有裂缝。在PEO界面层下的Li7P3S11薄片也得到了很好的保护和致密，没有出现裸Li7P3S11的分层（图1n）。从这两个角度来看，PEO界面层可以有效地阻止液态金属锂-BP-DME对硫化物SE Li7P3S11的侵蚀。β-Li3PS4/S界面层也通过SEM进行了表征，如图6i-6p所示。图6i和图6k是循环前的β-Li3PS4/S界面层的平视形态图。结果显示，界面层的边缘是平坦而致密的，但在界面层的较厚部分存在一些裂缝。图6j和图6l显示了循环后的界面层的平视形态。界面层表面存在裂缝，球形的有机物在裂缝处聚集/生长，而没有裂缝的地方则是平坦而密集的。图6m-6p显示了界面层的横截面形态，其中循环前的界面层光滑、致密、平整，厚度为2.05μm（图6m和图6o）。循环后的界面层厚度约为0.67μm（如果包括上面的凹凸不平的有机层，则1μm），但裂缝出现并增长，使β-Li3PS4/S界面层爆裂（图6n和图6p）。因此，β-Li3PS4/S界面层失败的原因不是它与Li-BP-DME的反应，而是由于其不均匀的厚度所引起的裂缝。Li-BP-DME溶液通过这些裂缝与硫化SE Li7P3S11反应，导致Li7P3S11和β-Li3PS4/S之间的界面反应产物的增长，使界面层破裂。在形成更多的裂缝后，当β-Li3PS4/S界面层被破坏时，对称电池就会失效。为了了解PEO-LiTFSI界面层与硫化物SE Li7P3S11/有机LE Li-BP-DME兼容，以便在室温下实现良好的Li+传导，通过TOF-SIMS技术测量了循环后的PEO@Li7P3S11片。结果显示，大量的无机和有机界面反应产物积累。无机产物包括LiF（F-，Li2F+，Li3F2+），Li2CO3（Li3CO3+），Li2NO3（NO2-，NO3-），Li3P（P-），Li2S（S-），LiH（Li2H+），LiCx（C-，C2-，C4-，C6-，Li3C3+），Li2O（O-），Li3PO4（PO2-，Li3P2O2、Li3P2O3-, Li2PO2+, Li4POH4+），Li2SO3（Li3SO+），LiSH（Li2SH+），LiOH（Li2OH+），微量硫化物SE Li7P3S11的一些分解产物（PS2-，PSO-），以及由微量杂质元素产生的LiCl（Cl-）。有机产品包括乙炔化合物（CH-，C2H-），烷基化合物（CH3+，C2H3+，C2H5+，C3H7+，C4H7+），烯基化合物（C3H5+），甲酸锂HCOOLi（CHO2-）、乙酰化锂HCCOLi（C2HO-），LiTFSI的有机分解产物（OFH3-、CH2OF-、C2O2F-、CNO-）和残留的乙腈（ACN）小分子（CN-）。从负离子（图7a和补充图6）和正离子（图7b）模式的映射图像可以看出，除了C-和Li+的分布相对均匀外，无机和有机二级离子片段的分布并不均匀。这些二次离子碎片的聚集分布与循环后PEO界面层的SEM图像（图6d和图6h）的粗糙表面一致。根据负离子和正离子模式的深度曲线（图7c-7f），S-、SH-和Li+二次离子碎片的信号强度随着深度的增加而增强，这表明SEI层中越来越多的Li2S（S-）、LiSH（SH-）无机物。一些无机离子碎片（如F-、PSO-、PS2-、PO2-、P-、Li3P2O2-、Li2+、Li2OH+、Li2F+、Li3F2+和Li3O+）的信号强度随着深度的增加先减后增，说明这些无机物在SEI表面或深层的分布较多，而在SEI表层的分布较少。其中，无机物LiF（F-、Li2F+、Li3F2+）、LiOH（Li2OH+）、Li3PO4（Li3P2O2-）、Li2O（Li3O+）都是有利于Li+传导的成分。其他无机二次离子碎片如NO2-、NO3-、Li3CO3+、Li2H+、Li3C3+和Li4POH4+的信号强度随着深度的增加而降低，说明Li2NO3（NO2-、NO3-）、Li2CO3（Li3CO3+)、LiH（Li2H+)、LiC（Li3C3+）等无机物更多地分布在SEI层的表面，在SEI层内部分布很少。CN-、CH2OF-、CH-和C2H-的信号强度很强，但随着深度的增加而降低，表明这些有机物主要分布在靠近SEI的表面。CN-的存在表明小的乙腈分子仍然存在，而CH2OF-是LiTFSI的分解产物。其他有机离子碎片C7H5-, C2HO-, CHO2-, OFH3-, C2O2F-, CNO-, CH3+, C2H3+, C2H5+, C3H5+, C3H7+, C4H7+, C3H6O+, CH2OLi+的信号强度随深度增加而明显下降，说明这些有机物只分布在SEI的表面。这些离子碎片的信号强度随深度变化的信息在三维分布图中得到了更直观的体现（图7g）。基于TOF-SIMS的表征结果表明，当温度高于玻璃状态时，PEO-LiTFSI界面层中Li+的传导模式不再是PEO分子链运动引起的Li+的跳跃性传导、而是在PEO界面层中产生了大量的无机锂导体（LiF、Li2CO3、Li2NO3、Li3P、Li2S、LiH、LiCx、Li2O、Li3PO4、Li2SO3、LiSH、LiOH）。一般认为，单一的化合物不能实现理想的SEI膜的理想功能，因为当不同的化合物成分共存于SEI中时，它们可以相互合作，形成异质结构，从而改善阳极面的离子导电性和电子绝缘性能。此外，氰基和甲氟烷的作用进一步改变了Li+在PEO层中的传输模式，因为氟具有很强的电子汲取能力，可以削弱含氟有机物（OFH3-、CH2OF-（甲基氟醚））与Li+的相互作用。此外，含氟有机物可以与含氟阴离子（TFSI-）相互作用，抑制阴离子的运输，从而减少浓度极化。作为增塑剂的小乙腈分子和液体锂金属Li-BP-DME的残留物也可以促进Li+在电解质中的迁移。在无机锂盐、甲醚和增塑剂的共同作用下，界面层可以有效地运输Li+。Li-BP-DME溶液作为一种活性电子间接转移引发剂，可以引发环氧乙烷的阴离子活性聚合，生成PEO。因此，高分子量的PEO与Li-BP-DME具有良好的化学稳定性。因此，该界面层具有化学/电化学稳定性、高Li+导电性和电子绝缘性。由于TOF-SIMS的检测限制，测试深度只能达到500nm，这与SEM显示的2.6μm的界面层厚度不同（图6f和图6h）。因此，TOF-SIMS只测试SEI的表面层和SEI内层的一部分。根据这部分信息，无机产物的信号强度随着深度的增加而增加，而有机化合物的信号强度则随着深度的增加而减少。可以推测，在靠近硫化物SE的一侧积累了更多的无机产物，而在靠近Li-BP-DME的一侧存在更多的有机产物。β-Li3PS4/S能够作为硫化物SE和有机LE电池系统的界面层的机制是由于β-Li3PS4/S与醚基液体电解质反应的唯一产物是DME溶解的Li3PS4，它不溶于各种有机极性溶剂，从而阻止了β-Li3PS4/S的进一步溶解，从而阻止了硫化物SE Li7P3S11被有机LE Li-BP-DME侵蚀的现象。为了了解β-Li3PS4/S界面层如何有效地工作，通过TOF-SIMS技术测量了循环后的β-Li3PS4/S@ Li7P3S11片层。β-Li3PS4/S表面的SEI带负电和正电的片段的质谱显示在补充图8。可以看出，在界面上产生了一些无机和有机产物。无机物有Li2CO3（Li3CO3+）, Li2NO3（NO2-）, Li3P（P-）, Li2S（S-）, LiH（Li2H+）, LiCx（C-）, Li2O（O-）, Li3PO4（PO2-, Li4POH4+）、 LiSH（SH-），LiOH（OH-），硫化物SE Li7P3S11（PS2-，PSO-）的分解产物，以及由杂质元素氟产生的LiF。有机化合物包括乙炔化合物（CH-，C2H-），烷基化合物（CH3+，C2H5+，C3H7+，C4H7+），烯基化合物（C2H3+，C3H5+），甲酸锂HCOOLi（CHO2-），乙酰锂HCCOLi（C2HO-）和其他有机化合物。从负离子（图8a）和正离子（图8b）模式的映射图像可以看出，各种界面产物均匀分布。有机物质CH-、C2H-、C-、O-和无机物质Li2OH+的信号强度很强，说明SEI表面基本上是由有机物质和少量无机LiOH组成。根据负离子和正离子模式的深度曲线（图8c-8f），Li2H+、Li3CO3+、Li4POH4+和Li2F+（杂质碎片离子）的信号强度随深度增加而降低，说明SEI层表面存在Li2H（Li2H+）、Li2CO3（Li3CO3+）、Li3PO4（Li4POH4+）和LiF（Li2F+）。其他无机离子片段，如S-、S2-、SH-、P-、PS-、PS2-、PSO-、Li2+、Li2S+、Li3S+、Li3O+和Li2OH+的信号强度随着深度的增加而增加，表明Li2O（Li3O+）、Li3P（P-）、LiSx（Li2S+, Li3S+）、 LiOH（Li2OH+）、LiSH（SH-）和与Li7P3S11有关的离子性物种PSx-（P-、PS-、PS2-、PSO-是PSx-的氧化产物）在SEI层的分布相对较多，在SEI表层的分布较少。与无机物的信号强度相比，大多数有机物（CHO2-, C2HO-, CH3+, C2H3+, C2H5+, C3H3+, C3H5+, C3H7+, C4H7+）的信号强度较弱，并随着深度的增加而降低，说明它们只分布在SEI表面。相反，CH-和C2H-信号强度较强，并随深度的增加而减少，表明SEI中的有机物质。这些二级离子片段的信号强度随深度变化的信息在三维分布图中得到了更直观的体现（图8g）。从上述数据中，可以得到一个相对清晰的SEI结构。β- Li3PS4/S界面层被分为两层。靠近Li-BP-DME的一层是溶解的β-Li3PS4/S，因为在这层中同时存在着与Li3PS4有关的离子物种PSx-和与DME有关的有机离子物种CH-, C2H-, CHO2-, C2HO-。此外，一些无机锂导体Li2CO3、Li3PO4、LiF、Li2O、Li3P、LiSx、LiOH（Li2OH+）和LiSH也存在于该层中，它们相互配合，提高了Li+的导电性和负极端的电子绝缘性。另一层是靠近硫化物SE Li7P3S11的致密的β-Li3PS4/S层。受TOF-SIMS测量范围的限制，SEI的深度为500nm，小于SEM显示的SEI层厚度的1μm（图6n和图6p）。然而，根据有机和无机物质随深度增加而变化的趋势，可以推断出SEI具有上述的双层结构。经过一系列的表征分析，得到了裸Li7P3S11以及PEO-LiTFSI和-Li3PS4/S界面保护层的SEI信息，如图9a-9c所示。裸硫化物SE Li7P3S11的SEI结构（图9a）由两层组成。靠近有机LE Li-BP-DME的一侧是一个松散多孔的有机层，它是由Li-BP-DME的联苯和二甲醚分解形成的。这种可被液态金属锂渗透的SEI层包括一个相对密集的无机内层和一个富含有机物的外层。在Li7P3S11的一侧是一个无机松散层，其中分布着少量的有机物。因此，Li-BP-DME溶液可以穿透这层非致密的SEI，继续与硫化物SE反应，导致这个电池系统的失败。还得到了一个清晰的PEO-LiTFSI界面保护层的SEI结构（图9b）。这个SEI层由PEO框架组成，它与Li-BP-DME的化学性质稳定，其中存在大量的无机Li+导电成分（LiF, Li2CO3, Li2NO3, Li3P, Li2S, LiH, LiCx, Li2O, Li3PO4, Li2SO3, LiSH, LiOH）。这些无机成分相互合作，以提高Li+的导电性和阳极一侧的电子绝缘性。再加上少量的乙腈小分子和甲氟烷（CH2OF-）的作用，SEI层在室温下可以有效地传导Li+。图9c显示了β-Li3PS4/S界面保护层的SEI结构，它由两层组成，靠近Li-BP-DME的一层是溶解的β-Li3PS4/S。另一层是靠近硫化物SE Li7P3S11的密集的β-Li3PS4/S层。同时，一些无机锂导体Li2CO3、Li3PO4、LiF、Li2O、Li3P、LiSx、LiOH(Li2OH+)和LiSH相互配合，提高了Li+的导电性和阳极一侧的电子绝缘性。在明确了PEO-LiTFSI和β- Li3PS4/S界面层的机制后，组装了具有两个界面层的对称电池，以测试硫化物SE Li7P3S11对Li1.5BP3DME10阳极的界面稳定性。图10显示了Li-BP-DME//β-Li3PS4/S//Li7P3S11//β-Li3PS4/S//Li-BP-DME电池和Li-BP-DME//PEO//Li7P3S11//PEO//Li-BP-DME电池在固定电流为0.127 mA cm-2和面积容量为0.254 mAh cm-2的电压曲线。两种电池都表现出低的初始过电位（PEO和β-Li3PS4/S约为0.11V）。带有PEO界面层的电池可以稳定地循环约1000小时（电压上升到0.8V），而带有β-Li3PS4/S界面层的电池可以稳定地循环约1100小时（电压上升到0.2V）。与Li-BP-DME/裸露的LPS/Li-BP-DME对称电池相比，这些带有PEO和β-Li3PS4/S保护层的电池显示出更好的循环稳定性（~1000小时和~1100小时）。【结论】总之，通过一系列系统的表征，明确了硫化物SE Li7P3S11与有机LE Li-BP-DME之间的界面反应机制。在此基础上，设计并探索了硫化物SE (Li7P3S11)与有机LE (Li-BP-DME)之间稳定的界面层材料，从而突破了硫化物SE与有机LE之间长期存在的固-液界面相容性难题。事实证明，PEO-LiTFSI聚合物界面层和β-Li3PS4/S界面层在近1100h和1000h的长期稳定循环中是有效的。此外，对这两种界面层进行了详细的描述，以深入了解其保护机制。该工作为解决硫化物固体电解质与有机液体电极之间的固-液界面相容性问题提供了宝贵的方法，对进一步提高锂电池的循环寿命和安全性具有重要的现实意义。 【作者及团队介绍】 第一作者：彭健，男，博士毕业于中科院物理所。研究方向为新型电极材料、新型硫化物固态电解质材料及电池研究。伍登旭，男，本科毕业于北京理工大学化学与化工学院，现为中科院物理所E01组研究生。主要研究方向为硫化物固态电解质及其界面问题。姜智文，男，本科毕业于南京工业大学，现为英国南安普顿大学研究生。主要研究方向为硫化物固态电解质及其界面问题。 合作作者：陈立泉：中科院物理所博士生导师。中国工程院院士。北京星恒电源股份有限公司技术总监。曾任亚洲固体离子学会副主席，中国材料研究学会副理事长，2004年至今任中国硅酸盐学会副理事长。主要从事锂电池及相关材料研究，在中国首先研制成功锂离子电池，解决了锂离子电池规模化生产的科学、技术与工程问题，实现了锂离子电池的产业化。近年来，开展了全固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池、室温钠离子电池等研究，为开发下一代动力电池和储能电池奠定了基础。曾获国家自然科学奖一等奖、中科院科技进步奖特等奖和二等奖，2007年获国际电池材料协会终身成就奖。2001年当选为中国工程院院士。合作作者：李泓：中国科学院物理研究所研究员，博士生导师。主要研究方向为高能量密度鲤离子电池、固态鲤电池、电池失效分析、固态离子学。提出和发展了高容量纳米硅碳负极材料，基于原位固态化技术的混合固液电解质高能量密度鲤离子电池及全固态电池等。发表了470余篇学术论文，引用47000次，授权70余项发明专利，H因子115。国家重大人才工程B类专家，荣获国家杰出青年科学基金资助。目前是科技部和工信部+四五储能和智能电网重点专项实施方案与指南编写组的总体组组长，国家新能源汽车创新中心学术委员会委员。国际固态离子学会、国际鲤电池会议、国际储能联盟科学执委会成员。围绕固态电池，推动孵化成立了多家企业。 通讯作者：吴凡：中科院物理所博士生导师、共青团常州市委副书记。入选国家级人才计划、中科院人才计划、江苏省杰出青年基金。获全国青年岗位能手（共青团中央）、全国未来储能技术挑战赛一等奖、全国先进储能技术创新挑战赛二等奖（国家工信部）、江苏青年五四奖章等荣誉。

&bull Inara Aguiar美国能源部 (DOE) 布鲁克海文国家实验室的研究人员采用电解质添加剂来改善高能量密度锂金属电池的功能。通过在分隔电池阳极和阴极的电解液中添加硝酸铯，锂金属电池的充电速率显着提高，同时保持较长的循环寿命。锂金属电池具有锂金属阳极，而不是锂离子电池中存在的石墨阳极。“锂金属电池很有吸引力，因为它可以提供两倍于石墨阳极电池的能量密度，”布鲁克海文电化学储能小组的研究助理、最近发表在《自然通讯》上的论文的第一作者穆罕默德莫米努尔拉赫曼（Muhammad Mominur Rahman）解释说。“但还有很多挑战需要解决。”从左到右：布鲁克海文光束线科学家 Sanjit Ghose 与化学家 Enyuan Hu 和 Muhammad Mominur Rahman 在国家同步加速器光源 II X 射线粉末衍射光束线处。（图片来源：Jessica Rotkiewicz/布鲁克海文国家实验室）这些挑战之一是寻找能够形成有效界面的电解质。这种保护层可防止电池电极退化，是制造可与当今最先进的电池一样频繁充电和放电的锂金属电池的关键。“我们希望提高当前最先进的锂金属电池的充电速率，”拉赫曼解释道。“但我们还希望通过更具保护性的界面来稳定电池，以便它们的使用寿命更长。”电化学储能组首席研究员胡恩元和他的团队是 Battery500 联盟的成员，该联盟是多个国家实验室和大学的合作项目。该联盟的主要目标之一是制造能量密度为每公斤500瓦时的电池，这是当前锂离子电池能量密度的两倍多。通常，能够实现电池快速充电的电解质也可能与锂金属阳极发生反应。如果这些化学反应不受控制地进行，电解质就会分解并缩短电池的循环寿命。为了防止这种情况发生，布鲁克海文的科学家决定设计界面。先前的研究表明，铯添加剂可以稳定锂金属阳极。但为了提高充电速率同时保持电池循环寿命，阳极和阴极必须同时稳定。研究人员相信硝酸铯可以用于锂金属电池的这一目的。正如他们所假设的，正铯离子积聚在电池带负电的锂金属阳极侧，而负硝酸根离子则积聚在带正电的阴极上。四个光束线揭示电池行为为了更好地了解硝酸铯添加剂如何影响电解质组成和电池性能，科学家们在布鲁克海文实验室的美国能源部科学办公室用户设施国家同步加速器光源II（NSLS-II）使用了四条不同的光束线。先前的研究表明，铯添加剂可以稳定锂金属阳极。但为了提高充电速率同时保持电池循环寿命，阳极和阴极必须同时稳定。研究人员相信硝酸铯可以用于锂金属电池的这一目的。正如他们所假设的，正铯离子积聚在电池带负电的锂金属阳极侧，而负硝酸根离子则积聚在带正电的阴极上。 使用X射线粉末衍射（XPD）光束线的结果表明，硝酸铯添加剂增加了已知组分的存在，使界面更具保护性。值得注意的是，除了典型的晶体成分外，还鉴定出一种名为双（氟磺酰基）酰亚胺铯的化合物。拉赫曼强调：“这种间期成分以前从未被报道过。”。“但这不仅仅是我们的发现，”胡补充道。“这也是中间相所缺失的。”研究电池的科学家普遍认为氟化锂是良好界面的必要组成部分。令人惊讶的是，它不在那里。“我们不知道为什么它不在那里，”胡说。“但事实上，这种不含氟化锂的中间相能够实现长循环寿命和快速充电，这一事实激励我们重新审视目前对中间相的理解。”他们使用亚微米分辨率 X 射线光谱 (SRX) 光束线，定量分析了循环后电池电极及其各自界面上收集的化学元素。扫描 XRF 图像证实阳极界面相中存在的铯多于阴极界面相中的铯。硝酸铯添加剂还可以防止构成阴极的过渡金属的分解，有助于阴极和锂金属电池的整体稳定性。研究中还使用了快速 X 射线吸收和散射 (QAS) 以及原位和操作软 X 射线光谱 (IOS) 光束线，并对各个电极上存在的原子的化学和电子状态进行了详细分析。此外，在功能纳米材料中心（CFN）的材料合成和表征设施中进行的扫描电子显微镜实验表明，当将硝酸铯添加到电解质中时，电化学反应形成的锂均匀沉积，有助于电极的稳定。通过将两个用户设施的各种技术相结合，科学家们可以全面了解锂金属电池在硝酸铯添加剂的作用下的表现。拉赫曼说：“锂金属电池已经取得了长足的进步，但仍有很长的路要走。相间在仍需取得的进展中发挥着关键作用。”。“我们的工作为相间工程创造了新的机会，我希望这将激励其他人以不同的方式看待相间，从而加快锂金属电池的开发。”原始出版物Rahman, M.M., et al.: An inorganic-rich but LiF-free interphase for fast charging and long cycle life lithium metal batteries. Nat Commun (2023) DOI: 10.1038/s41467-023-44282-z 作者简介 Inara Aguiar 是科学编辑和作家，拥有无机化学博士学位。在获得计算化学博士后，她开始担任化学、工程、生物工程和生物化学领域的科学编辑。她一直在多家科学出版商担任技术作家/编辑，最近作为自由职业者内容创作者加入 Wiley Analytical Science。文章来源：A dual-functional additive for fast charging and long cycle life of lithium metal batteries，Microscopy Electron and Ion Microscopy Light Microscopy ，WILEY, Analytical Science，9 February 2024供稿：符 斌

第一步：水份测定仪种类市售的水分测定仪有很多，按测试方法分有以下几种：1、红外法类仪器，体积小，测定范围比较宽，精确度差，适合水分含量5%～90%的木材、纸张等材料的测定，结构简单，价格低廉。2、卡尔费休库仑法类仪器，主要原理：利用化学反应后电导率变化计算，结构复杂，体积较大，测定精确度最高，适合水分含量在100PPm以下的测定。它一般用于阴离子聚合等对水分有非常严格要求的化工、医药等行业产品测定，或用于多频次的大型彩印厂使用，价格较贵。3、卡尔-费休容量法，结构比较简单，体积和精确度适中，适合水分含量10PPm～10%的测定，一般用于对水分有严格要求的化工、医药和包装等行业产品测定，价格从数千元到数万元不等。对于一般软包装行业，在测定乙酸乙酯等溶剂的水分含量时，使用卡尔-费休容量法水份测定仪完全可以满足每日2～10次测定的要求，且经济性比较好。第二步：容量法与库仑法的区别卡尔-费休容量法水分测定的测定原理：卡尔-费休容量法测定水分含量时，主要依据电化学反应：I2＋2eó 2I-在反应池的溶液中同时存在I2和I-时，该反应在电极的正负两端同时进行，即在一个电极上I2被还原，而在另一个电极上I-被氧化，因此在两个电极之间有电流通过。如果溶液中只有I-而无I2同时存在，则两个电极间没有电流通过。卡尔-费休试剂中含有效成分吡啶和碘等物质，把其计量滴入反应池，能与待测溶液中的水发生如下化学反应：　　H2O＋SO2＋I2＋3C5H5N&rarr 2C5H5N· HI＋C5H5N· SO3　　C5H5N· SO3+CH3OH&rarr C5H5N· HSO4CH3　　C5H5N· HI&rarr C5H5N· H++ I-该反应持续进行，不断消耗水，生成I-，一直到反应滴定终点，水分消耗完毕。这时，溶液有微量未发生反应的卡尔费休试剂存在，才能发生I2和I-同时存在的情况，两个铂电极之间的溶液开始导电，由电流指示达到终点，停止滴定。从而通过计量已消耗的卡尔费休试剂体积(容量)来标定溶液中的水分含量。卡尔费休库仑法(电量法)的测定原理电量法，是基于将试样溶于含有一定碘的特殊溶剂的电解液后，水即消耗碘，但所需的碘不再是用已标定过的含碘试剂去进行滴定，而是通过电解过程，使溶液中的碘离子在阳极氧化为碘：2I-&mdash 2e ─&rarr I2所产生的碘又与样品中的水反应。其终点用双铂电极指示。当电解液中碘浓度恢复到原定浓度时，停止电解。然后根据法拉第电解定律：

近期因天气原因，空气湿度大导致微量水分测定仪前期平衡时间长或一直不能达到平衡状态，如您遇到以上问题，请按照以下方法进行处理。 前期准备微量水分测定仪使用受环境湿度影响因素较大，测试环境应保持环境湿度（环境湿度越小越好），可以通过空调除湿或除湿机进行湿度改善。建议将微量水分测定仪移至面积较小的实验室，同功率除湿效率更快、效果更佳。更换卡尔费休试剂时，将电解池瓶清洗干净，并烘干后在使用。清洗烘干电解池瓶时，电解电极和测量电极严禁放置在暴露空气中，建议放置在玻璃干燥器中。放置吸潮。 电解池瓶清洗：首先将电解电极、测量电极、干燥器、玻璃塞、进样堵头等取下放置在玻璃干燥器中，将电解池瓶中废液倒出，使用毛刷和清洗剂将电解池内部及连接毛玻璃处清洗干净，使用无水甲醇或无水乙醇（不建议使用其他试剂进行润洗，没有无水甲醇和乙醇可以不进行润洗。使用无水甲醇润洗后可以加快烘干速度）。60℃烘干2~4小时. 电解池组装注意事项：组装电解池时务必保证电解池的密封性，在电解池所有磨口处均匀的抹一层真空油脂（真空脂不能涂太多，真空脂进入电解液中会引起副反应，导致试剂长时间达不到平衡状态） 使用过程中硅胶垫要定期更换，建议做30~50次试验更换1次。更换硅胶垫要快，必要时将电解池瓶放在玻璃干燥器中保存。经常观察干燥管中变色硅胶颜色变化，变色硅胶颜色变为浅蓝色或粉色时及时更换新变色硅胶。观察平衡状态下电解速度数值，数值越大代表电解池密封效果欠佳、环境湿度太大导致，可以进一步进行处理。 使用后维护使用完毕后将电解池瓶整套（含电极、干燥管等）保存在玻璃干燥器中。长时间不用时，要定期将电解电极、测量电极、干燥器、玻璃塞、进样堵头插拔、旋转。放置黏连。

硫含量测定仪广泛运用于测试原油、重油、柴油、煤油、汽油、石脑油等油品中的总硫质量百分比含量，测量固体粉末样品中硫含量（如阳极炭块、石油焦、改质沥青等碳素类材料），测量润滑油、石油添加剂中总硫或硫化物含量，测量煤化工产品,例如初级苯中总硫含量，测量其它液体中总硫或硫化物含量的测量；硫含量测定仪使用环境的注意事项：　　1.使用环境的湿度要保持在合理的范围内，要尽量避免电解液受潮。电解液受潮后会使空白电流增大，不容易达到平衡点.测试结果不稳定，数据忽高忽低。　　2.使用环境的温度要在合理的范围，避免低温或高温，温度过高(35度以上)就会使电解液的电导率升高，会造成测试数据偏高。温度过低(0度以下)就会使电解液的导电率降低，测试数据就会偏低。　　3.避免阳光直射，阳光直射在试剂上会使试剂发生光合反应，试剂自动过碘。微量的过碘会造成数据偏低。

库伦法微量水分测定仪试验结束后处理：（1）废液的处理将废液管、分子筛干燥管及瓶盖装在废液瓶上，通过自动给排液器将滴定池中的废液抽到废液瓶中。（2）滴定池的处理再次注入一定量的无水甲醇，利用搅拌清洗滴定池，然后将废液排出。重复此操作，以利于排净废液管中残留的废液。如滴定池中有大量残留物，请将滴定杯拆卸下来清洗，并晾干备用。（3）滴定管连接部分的处理定期清洁维护整个设备，尤其是滴定管接口部分，用无水甲醇或乙醇擦洗。滴定管的出液管一端，有防止渗液的迷宫，需要清洗，防止因堵塞造成的滴定管的损坏。 库伦法微量水分测定仪的电解池如何清洗、干燥？新购买的库伦法微量水分测定仪的电解池不需要清洗，当您使用中的卡尔费休试剂失效【判断试剂失效的具体表现为：①使用一个月以上；②卡尔费休试剂颜色变深（非过碘状态下）；③电解过程很难达到终点】，需要更换时，我们建议您对电解池进行清洗、干燥：电解池的清洗：清洗时，请把电解池所有配件分别用无水乙醇、无水甲醇等试剂清洗干净（注意：电解电极和测量电极绝不能用水清洗，否则会造成测量误差，并且不要清洗到电极引线处）。电解池的干燥：放在大约60℃的烘箱内烘干4小时，然后使其自然冷却。

目前，石油产品在生活中的应用已经相当广泛，水分作为检验石油产品质量的指标之一，对石油产品的质量有着重要的影响，其来源是在运输和储存过程中进入到石油产品中的水或是从大气与水接触时吸收和溶解的一部分水。油品中水分存在的形式水在石油产品中存在的状态主要有三种:悬浮水、乳化水和溶解水。悬浮状态：水分以水滴形态悬浮于油中，悬浮水多存在于黏度较大的重油中,可采用通入空气流搅拌热油的加温沉降法分离除去或用真空干燥法进行分离脱除。乳化状态：水分是以极细小的水滴状均匀分散于油中，这种分散很细的乳浊液，由于水滴微粒极小，比悬浮状的水分更难从油中分离出去。通常乳化水都是在原油开采、加工、精制过程中，由于剧烈搅动以及原油中的胶质沥青质、环烷酸等天然乳化剂的存在，使含水原油形成一种稳定的油包水型乳化液，这种乳化液比较稳定不易脱除，必须采用特殊的脱水方法才能脱除。溶解状态：水分是以水溶解于油中的状态存在，即水以分子状态存在于烃类化合物分子之间，呈均相状态。水能溶解在油中的量，决定于石油产品的化学组成和温度。通常，烷烃、环烷烃及烯烃溶解水的能力较弱，芳香烃能溶解较多的水分。温度越高,水能溶解于油品中的数量就越多。由于汽油、煤油、柴油和某些轻质润滑油中溶解水的数量很少，通常用GB/T 260方法无法测出，这些溶解水的含量虽然极少，但要完全除去是比较困难的。一般溶解水在原油乃至石油产品中都是不可避免的，石油分析中把无水视为无悬浮水和乳化水。水分测定对生产和应用有何意义？（1）轻质油品中的水分会使燃烧过程恶化。并能将溶解的盐带入汽缸内，生成积炭，增加汽缸的磨损。（2）在低温情况下，燃料中的水会结冰，堵塞燃料导管和滤清器，妨碍发动机燃料系统的燃料供给。（3）石油产品中有水时，会加速油品的氧化和胶化。（4）润滑油有水时不但会引起发动机零件的腐蚀，而且水和高于100度的金属零件接触时会形成蒸汽，破坏润滑油膜。（5）加速有机酸对金属的腐蚀，造成锈蚀。使添加剂失效，低温流动性变差，堵塞油路，防碍油的循环及供油。（6）还能使油品乳化加剧，使变压器油的耐电压下降。相关仪器ENDA1070微量水分测定仪适用标准：GB/T11133 GB/T11146 GB/T 7600 GB/T6023 GB/T6283 GB/T606。石油产品水分测定器采用经典理论——卡尔●菲休微库仑电量法；依据电解定律反应的水分子数同电荷数成正比，仪器检测参加反应电荷数（库仑）自动换算成对应的水分子数，能可靠的对液体、气体、固体样品进行微量水分的测定。广泛适用于石油、化工、电力、商检、科研、环保等领域。仪器特点1、液晶彩色7寸触摸屏显示，自动平衡，人机对话界面，各种参数具有菜单提式输入，具有与电脑、wifi连接功能。2、配有试验日期、时钟等多种参数提示功能，微分检测，系统偏差自动修正，搅拌、检测、打印数据微机自动完成，具有μg 水与ppm单位自动转换功能。3、操作简单，使用方便，测试准确、稳定、易操作，是试验室理想的测量仪器。技术参数• 测量范围：3μg～100mg• 电解速度：2.4毫克／分• 分 辨 率：0.1μg• 准 确 度：10μg～1mgH2O ±3μg 1mgH2O 以上为0.3%（不含进样误差）• 终点显示：信息显示、蜂鸣器响、终点指示灯亮• 显示时钟：年 月 日 小时 分钟 秒（掉电保持）• 打 印 机：16个字符针式打印，纸宽44毫米• 电源电压：AC220V±10%，50Hz• 外形尺寸：170*170*110mm • 重 量 ：1.25KGENDA1071便携式微量水分测定仪采用经典理论—卡尔●菲休微库仑电量法，测试精度高，测试成本低，能可靠的对液体、气体、固体样品进行微量水分的测定。具有高灵敏度、高精度、高再现性,低功耗节能设计，适用于石油、化工、电力、商检、科研、环保等领域。适用标准：GB/T11133、GB/T11146、GB/T7600、GB/T6023、GB/T6283、GB/T606等仪器特点1、中文彩色液晶显示，触摸屏操控，直观方便。2、平衡点漂移补偿电路，误差更小，结果更精确。3、WIFI无线连接，数据传输方便，可在手机PC上存储分析数据。4、仪器可存储带时间的历史记录，存储1万条。5、仪器具有自检功能，电极开路、短路自检报警功能。6、具有屏幕保护功能，延长液晶使用寿命。7、电解池接口螺纹锁紧设计，密封性好，保证携带时不漏液。8、24V10Ah锂电池组，保证供电10小时以上。技术参数• 测量范围：3ug～200mg• 精 度：测试水量在3ug～1000ug之间,误差小于±3ug 测试水量大于1000ug,误差小于±0.3% • 分 辨 率：0.1ug • 电解电流：0～400Ma• 待机功耗：4W • 功耗：20W• 工作电源：AC220V±20%，50Hz• 外形尺寸：370mm×240mm×180mm• 重 量：约5kgENDA1072卡尔费休水分测定仪适应标准：GB7600-1987、GB/T606-2003、GB/T3727-2003、GB/8350-2001、GB/8351-2004、GB/T 6023-1999、GB/T 6283、GB/T 11133-89、GB/T 11146-1999，该仪器是根据库仑滴定原理,采用微型计算机自动控制，具有灵敏度高、电解速度快、平衡时间短、空白扣除准确、分析结果准确可靠等优点。应用在石油、化工、电力、环保、科研等部门。仪器特点1、控制系统：单片机与计算机复合控制。2、零点校正：精确的软件扣除空白功能，保证 10分钟的样品富集时间内，能准确扣除空白。3、平衡点(滴定终点)设定：相当于酸碱滴定过程中，根据生成物的 PH值，可以选用不同的指示剂，此功能可以改善对不同灵敏度试剂的适应性，保证了仪器在使用各种试剂时都能调整到测量灵敏区域进行分析。4、通讯功能：可外接天平，并可与计算机通讯，在计算机中大量存储数据，并可用计算机对仪器控制，方便操作。5、分析精度设定功能：根据不同测定样品的分析需求，用户可对分析速度、测量精度方面自由选择。6、分析结果储存功能：能存储 100个测量数据。7、更换试剂提示功能：能及时提醒用户更换即将失效试剂。8、故障自诊断功能：当仪器电解部分或测量部分出现故障时，自动提示故障，方便用户诊断故障。技术参数采用方法：卡尔费休库仑法滴定(电解)控制方式及速度：电解电流自动控制，zui大电解电流360mA，zui大滴定速度 2mg∕min，软件积分zui低检出浓度：当一次样品质量zui大为10g时，0.00003%(m∕m)即 0.3ppm检出限量：3μgH2O灵敏度：0.1μgH2O(仪器分辨率)准确度：3 微克水±20%，10 微克水±10%，100 微克水±1%，100 微克水以上±0.5%(以所进样品含水量 X 计，相对误差不超过±0.5 乘以 X 的三次立方根除以 X再乘以0.1测量范围：3μg～200 mg全中文菜单操作，直观简便 宽行微型热敏打印机，字迹清楚，噪音小，速度快工作电源：AC220V±10%、50Hz；相对温度 5°C~40°C：相对湿度80%外形尺寸：675mmX425mmX285mm重量：5kgENDA1075石油产品水分测定仪（双联）根据国家标准GB/T260《石油产品水分测定法》规定的要求设计制造的。适用于测定石油产品中的水分含量，也适用于按GB/T512《润滑脂水分测定法》的标准规定的试验方法测定润滑脂中的水分含量。适应标准：GB/T260、GB/T512技术参数：1、工作电源：AC 220V±10%，50Hz2、电炉加热功率：1000W3、加热控制：双向可控硅无级调压控制4、环境温度：5℃～45°C5、相对湿度：≤85%6、整机功耗：不大于1100WENDA1078全自动水分测定仪适用于煤矿、火电厂、矿业、化工、地质勘测、环保、检疫检验、科研及院校等相关行业和部门对待测水份值的样品（煤、煤渣、焦炭、岩石、油品等）。为用户提供水分数据用于仲裁、教学等。适应标准：GB/T211和GB/T212仪器特点：1、采用光波加热方式，光波加热更均匀、加热速度更快、加热效率更高、更节能，节能效率提高15%，测试速度快。2、自动化程度高：采用计算机实时通讯技术和自适应控制技术，将高精度**电子天平集成到仪器的内部，结合一套自动称量机构，实现自动称量，自动送样，自动处理数据、结果计算、报表打印和存储等，实验过程自动控制。3、具有断电重启功能：仪器在短暂停电后，开机即可恢复上次试验，无需将上次全部样品实验报废。4、速度快，结果准：高自动化程度和新型加热方式，既可缩短测试时间、减少人为误差，又提高了测试准确度和效率，测定20个内水样品只需30分钟，减轻了操作人员的劳动强度。5、具有自动充氮装置，水分测试时可采用充氮干燥法。6、采用TCP网络通信协议，确定仪器通信无误码率。7、采用PT100测温探头，测温清度高，结果更准确。8、仪器上面增加显示屏显示天平数据，优化称样效率。9、分析测试系统：可连接本公司绝大部分煤质分析设备。可自动上传数据，生产报表。（用户可根据自身需求设计报表）。10、实时显示样重，具有断电记忆功能，突然断电不会丢失测试数据，通电即可继续完成试验。技术参数：• 试样个数：20个/次• 试样质量：空干基水分：0.9-1.1g；￠6全水分：10-12g• 试验时间：分析水〈35min；全水60min• 工作炉温：105～110℃• 控温精度：±1℃• 煤样粒度：空干基≤0.2mm；￠6全水分≤6mm• 功率：2.0KW。• 主机尺寸：505*400*570

（一）.电解液的更换。1、准备一张干净的滤纸，将电解池的两根干燥管放到纸上，拿出电解电极，将阴极室（电解电极）内的电解液倒掉，再将阳极室（电解池瓶）的电解液缓缓倒掉（注意不要将搅拌子滑落到下水道中）。2、电解池如果没有污染可不清洗。当清洗时必须按严格操作。3、清洗：包括电解池瓶、电解电极、测量电极、搅拌子可用无水甲醇、乙醇等无水溶剂清洗；清洗后放在大约60℃以下的烘箱内烘干4小时，然后在烘箱中自然冷却。 注意：清洗时两插头、线及胶帽部分不可触及清洗液。4、在测量电极、两干燥管，进样旋塞、密封口的磨口处，均匀的涂上一层真空脂将其装到相应的位置上，轻轻转动一下，使其较好的密封。将约120毫升的电解 液分别注入阴、阳极室。使阴、阳极室的液面高度保持一致，液面高度至电解池下刻度线即可，然后将密封塞、干燥管装好，轻轻转动一下，使其较好的密封。5、新鲜的电解液颜色为棕红色或棕黑色。正常使用中颜色为淡黄色。6、电解液的失效：下面几种条件可能失效。（1）、电解液使用一个月以上；（2）、电解液颜色变深（非过碘状态下）；（3）、电解过程很难达到终点并反复摇动电解池几次之后也如此。（4）、人为过碘产碘很慢。7、使用中因空气湿度大、做样频繁或做固体样品不易到终点时，在实验的间隔摇动电解池可使其较快达到终点。8、注意：换试剂必须小心，不要吸入或用手接触试剂，如与试剂接触，应用水彻底冲洗干净。由于试剂味大，并含有毒成份，所以试验室内通风要良好。（二）.卡尔费休水分测定仪的注意事项 1、把样品注入电解池时，液体进样器的针头要插入到电解液中，液体、固体、气体进样器及样品不应与滴定池的内壁及电极接触。 2、该仪器的典型测定范围是10μg~10mg，为了得到准确的测定结果，要适当地根据样品的含水量来控制样品的进样量。

得利特简介得利特（北京）科技有限公司专注油品分析仪器领域的开发研制销售，致力于为国内企业提供高性能的自动化油品分析仪器。公司推出系列精品润滑油分析检测仪器、燃料油分析检测仪器、润滑脂分析检测仪器等。水分测定仪不同分类的说明水分测定仪分类水分分析方法一般可分为两大类，即物理分析这和化学分析法。简单介绍下几种经典的水分分析方法。经典水分分析方法已逐渐被各种水分分析方法所代替，目前市场上主要存在的水分测定仪。水分测定仪主要有卡尔费休水分测定仪、水分测定仪、库仑水分仪、微波水分仪、红外水分仪、露点水分仪，以及一些专用水分仪。这些仪器测定方法操纵简便、灵敏度高、再现性好,并能连续测定，自动显示数据。库仑水分测定仪常用来测定气体中所含水分。此法操纵简便，应答迅速，特别适用于测定气体中的痕量水分。假如用一般的化学方法测定，则是非常因难的事情。但电解法不宜用于碱性物质或共辄双烯经的测定。微波水分测定仪利用微波场干燥样品，加速了干燥过程，具有丈量时间短，操纵方便，正确度高、适用范围广等特点，适用于粮食、造纸、木材、纺织品和化工产品等的颗粒状、粉末状及粘稠性固体试样中的水分测定，还可应用于石油、煤油及其他液体试样中的水分测定。红外水分测定仪操纵简单，耗时少，丈量结果正确，故红外水分仪可广泛应用于化工、医药、食品、烟草、粮食等行业的实验分析和日常进货控制及过程检测。露点水分测定仪操纵简便，仪器不复杂，所测结果一般令人满足，常用于气体中微量水分的测定。但此法干扰较多，一些易冷换气体特别在浓度较高时会比水蒸气先结露产生干扰。卡尔费休法属经典方法，经过近年来改进，大大进步了正确度，扩大了丈量范围，已被列为很多物质中水分测定的标准方法。

高精度智能化库仑法微量测定仪由于技术上问题，一直由国外产品掌控国内微量水分测定仪的市场，由于其价格相对于其它常用的水分测定仪，价格一直居高不下，从而限制其产品广泛使用。针对国内产品对微量水分测定仪的测试精度和智能化程度越来越高，经过多年水分测定仪的销售和生产的经验，通过我公司技术人员共同努力，研发出最新智能型卡尔费休库仑微量水分测定仪KF106，其精度和相对误差均与国外同类产品相媲美，其销售价格则为同类进口产品的一半。同时根据国内的用户的操作习惯，研发最新的操模式，其操作的便利性和智能性完全满足日常的微量水分测定的要求，受到广大用户的欢迎。KF106型微量水分测定仪采用经典理论&mdash &mdash 卡尔&bull 菲休微库仑电量法；依据电解定律反应的水分子数同电荷数成正比，仪器检测参加反应电荷数（库仑）自动换算成对应的水分子数，因此此方法测试精度极高，测试成本极低，具有其他测试方法不可替代的优势；能可靠的对液体、气体、固体样品进行微量水分的测定。该仪器以棒图形式显示测量电极信号，直观指示电解液的含水量，实时描绘电解速度对时间的变化曲线。具有高灵敏度、高精度、高再现性,低功耗节能设计等特点，可内置蓄电池用于便携测量,广泛适用于石油、化工、电力、制药、商检、科研、环保等领域。 可检测物质种类包括：1．汽油，水压油、绝缘油、变压器油、透平油、抗燃油。2． 戊烷、己烷、二甲基丁烷、辛烷、十二烷、二十碳烷、二十八烷、环十二烷、癸基环己烷、甲基丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙基甲苯、二甲基苯乙烯、十四烯、石油醚、环己胺、甲基环己胺、环庚 烷、乙烯环己胺、二环戊二烯、二甲基萘、三甲基苯乙烯、苯、二氢苊、芴、亚甲基菲、异甲基异丙基苯等。3．酚类 苯酚、甲酚、氟苯酚、氯酚、二氯苯酚、硝基酚等。4．醚类 二乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇二乙醚、聚乙二醚、苯甲醚、氟苯甲醚、碘苯甲醚、二癸醚、二庚醚。5．全部醇类、全部卤代烃类、全部脂类等。仪器特点320× 240点阵图形液晶显示屏，触摸屏操作；实时描绘电解速度对时间的变化曲线；以棒图形式显示测量电极信号，直观指示电解液的含水量；使用空白电流补偿、平衡点漂移补偿来修正测量结果；独创开关恒流电解技术，降低整机功耗；带时间标记的历史记录，最多存储255个；具有电极开路、短路自检报警功能；内置高速热敏式微型打印机，打印美观、快捷，具有脱机打印功能；内置蓄电池（选配），充满电后，可连续使用6小时以上；配有标准RC232接口，可与计算机连接，便于处理试验数据；具有屏幕保护功能，延长液晶使用寿命；技术参数测量范围：1ug～100mg精 度：测试水量在3ug～1000ug之间误差小于± 2ug 测试水量大于1000ug误差小于± 0.2%分 辨 率：0.1ug电解电流：0～400mA待机功耗：6W 最大功耗：35W电源电压：AC220V± 20% 50HZ± 10% 适用环境温度: 5℃～40℃ 适用环境湿度: &le 85% RH外形尺寸：350× 260× 180(mm)

新型SPN BOD-220A快速测定仪 ------低浓度地表水BOD检测的创新与突破? 自我公司220系列微生物电极法BOD快速测定仪问世以来，得到广大用户的支持与信任，在此向所有支持过我们的行业专家、提出宝贵意见的产品使用老师表示由衷的感谢！产品发展历程2002年推出半自动BOD快速测定仪2006年推出24位全自动型BOD快速测定2010年推出便携式BOD快速测定仪2012年完成全系列产品的品质提升及性能优化用户意见及反馈我公司对用户反馈的BOD快速测定仪产品本身及使用中遇到的问题进行了总结归纳，集中在以下几方面1、地表水监测数据偏低，特别是冬季低温环境下地表水BOD测定值甚至为零。（自主研发的溶氧补偿电极：能同步测量溶氧绝对值和溶氧变化值，校正了以往测样过程中水样溶解氧过饱和所带来的测量误差，从而消除待测水样中溶解氧绝对值变化的影响。更有效的保证了BOD测量结果的准确性）备注：已向国家知识产权局申请专利保护。申请号或专利号：201910069593.X。发明创造名称：BOD快速测定仪以及精确补偿测定方法。2、微生物膜活化需要更加快捷，同时使用人需要仪器更加快速响应。（专用生物膜弹性支撑装置： 加快了微生物膜的活化效率，缩短生物膜的上机活化时间；独特的结构设计消除了测样时气泡等带来的负面干扰，同时溶氧绝对值更高，从而有效提高了测量精度以及稳定性。）3、电脑控制软件的设置及操作需要更加简便（更美观的外观设计，操作更方便。七寸全彩高清触摸屏，既可电脑软件控制，也可实现脱机操作）4、微生物传感器改用固态导电凝胶替代Kcl电解液，响应速度不变，性能更加稳定，延长电极使用寿命（专利号：ZL 2014 2 0278587.8）5、全新的智能操作软件，可兼容WIN7～WIN10系统，具有故障报警功能，降低意外故障对仪器造成的损失6、定位系统采用光耦和伺服电机闭环系统，保障进样时更稳定的性能及更高的精度，按顺序采样，样品无遗漏7、加装气体质量流量传感器，实时监测气体流量，确保进气量恒定；并实现了气量流量异常报警实时反馈。 处理方案：（根据上述反馈的情况和建议，我公司从检测原理上的完善、微生物筛选及成膜技术、零部件的质量性能提高、软件的人性化及用户体验等诸方面进行了改进。）第一、地表水测定值的原因分析及解决方案 经我公司技术人员分析研究，造成地表水BOD测量数值偏低的最主要的原因在于样品中的溶解氧高于清洗缓冲液中的溶解氧，这是BOD快速测定仪的测量原理不同于传统五日生化法之所在。 五日生化法是计算待测水样中消耗的溶解氧，而微生物电极快速测定法是以清洗缓冲液中的溶氧水平为基准，因此待测水样的溶氧水平会影响微生物传感器的BOD测量精度。原来以前的研究认为，通过气泵曝气可以保证进入微生物传感器的样品中溶解氧可以保持恒定，现经分析发现：当待测水样溶氧偏低时由于仪器有气泵曝气，不影响BOD测量精度；但是当待测水样中溶解氧偏高甚至过饱和时，一般需经过长时间回温才能消除，气泵曝气未能消除过高的溶解氧、而过高的溶解氧会给微生物传感器叠加一个溶氧变化值，给BOD的测量带来负偏差，这就是地表水BOD测定值偏低的根本原因。解决方案： 据此，我们在微生物传感器前增加了一只溶解氧电极，待测水样先进入溶氧电极的流通池再进入微生物传感器的流通池，将待测水样的溶氧绝对值及与清洗缓冲液间的溶氧差值作为函数变量对微生物传感器所测BOD值进行修正，大量实验数据表明，经过修正仪器的BOD测定值与五日生化法数据更为接近，突破了低浓度地表水的BOD测定的瓶颈。建立的修正函数关系表述如下:BOD（修正值）=F(DO) +F(ΔDO)+ BOD 备注：已向国家知识产权局申请专利保护。申请号或专利号：201910069593.X。发明创造名称：BOD快速测定仪以及精确补偿测定方法。 F(DO)-----根据待测水样溶氧绝对值建立的修正函数 F(ΔDO)------根据待测水样中溶氧与清洗缓冲液的溶氧之差值建立的修正函数 BOD------微生物传感器的BOD实测值 原理示意图新型BOD快速测定仪的原理流程如（图一）所示：其中器件8为突破创新点--流通式溶解氧测量装置。第二、微生物菌种的培养及制膜工艺优化根据用户意见，我公司通过长期探索，使用BOD专用菌种，通过与国家级科研院所合作，采用高通量筛选技术，菌种制备中 ，改进了微生物培养的培养基质、乳化剂材料、分离及干燥工艺，通过先进的克隆制备技术和转接种技术，使新的微生物菌种既具备高效的生化降解能力，又具有良好的耐毒性抗干扰适应性， 同时制订相关技术路线和批次检验方法标准，有效保证菌株的有效性和一致性。在微生物膜的制备中采用比浊分光检测技术控制菌量，保证了微生物膜中菌量的一致性。另外通过二次低温冷冻干燥，保证微生物膜可长期保存，微生物的复水活化率达到98%以上， 微生物膜的活化时间也大为缩短，现仅需两天左右 测量稳定性及使用寿命亦有所提高。第三、零部件性能提高 1、液量控制: 所采用蠕动泵具有更高的流量控制精度2、气量控制： 加装气体质量流量传感器，实时监测气体流量，气量可调节且确保恒定，可实现气量流量 异常实时报警功能。3、传感器结构的小改进带来性能的大提高： 专用的生物膜弹性支撑装置，更大增加了微生物膜的活化效率，有效提高了测量精度以及稳定性。同时缩短了上机活化时间4、全自动进样器(24位)的性能提高： 定位系统采用光耦和伺服电机闭环系统，保障进样器具有更稳定的性能及更低的故障率；按顺序采样，样品无遗漏。第四、全新的软件设计1、七寸全彩高清触摸屏，既可电脑软件控制，也可实现脱机操作。嵌入式32位闪存微控制器，操控方便灵活。2、计算机上位机软件设计更加人性化，可人机对话方式设定及调整各项参数，可将检测数据与LIMS系统对接。整机也已申请已向国家知识产权局申请专利保护。申请号或专利号：201920122590.3。发明创造名称：BOD快速测定仪。 创新点：我公司对用户反馈的BOD快速测定仪产品本身及使用中遇到的问题进行了总结归纳，集中在以下几方面1、地表水监测数据偏低，特别是冬季低温环境下地表水BOD测定值甚至为零。（自主研发的溶氧补偿电极：能同步测量溶氧绝对值和溶氧变化值，校正了以往测样过程中水样溶解氧过饱和所带来的测量误差，从而消除待测水样中溶解氧绝对值变化的影响。更有效的保证了BOD测量结果的准确性）备注：已向国家知识产权局申请专利保护。申请号或专利号：201910069593.X。发明创造名称：BOD快速测定仪以及精确补偿测定方法。2、微生物膜活化需要更加快捷，同时使用人需要仪器更加快速响应。（专用生物膜弹性支撑装置： 加快了微生物膜的活化效率，缩短生物膜的上机活化时间；独特的结构设计消除了测样时气泡等带来的负面干扰，同时溶氧绝对值更高，从而有效提高了测量精度以及稳定性。）3、电脑控制软件的设置及操作需要更加简便（更美观的外观设计，操作更方便。七寸全彩高清触摸屏，既可电脑软件控制，也可实现脱机操作）4、微生物传感器改用固态导电凝胶替代Kcl电解液，响应速度不变，性能更加稳定，延长电极使用寿命（专利号：ZL 2014 2 0278587.8）5、全新的智能操作软件，可兼容WIN7～WIN10系统，具有故障报警功能，降低意外故障对仪器造成的损失6、定位系统采用光耦和伺服电机闭环系统，保障进样时更稳定的性能及更高的精度，按顺序采样，样品无遗漏7、加装气体质量流量传感器，实时监测气体流量，确保进气量恒定；并实现了气量流量异常报警实时反馈。BOD快速测定仪

卡尔费休法是世界公认的测定物质水分含量的经典方法，可快速、准确的测定液体、固体、气体中的水分含量，广泛应用在石油、化工、电力、食品等行业。仪器信息网制作了（卡氏）水分测定技术与应用新进展专题，并特别邀请了日本平沼公司产品经理高雪冬对平沼公司在水分测定仪器研究的发展情况进行了介绍。日本平沼公司水分测定仪发展史平沼公司于1943年成立，之后开始专注于滴定设备的研发生产，于1972年推出首款卡尔费休微量水分测试仪AQ-1；1974年，与Central Kagaku Corp合作共同开发水质检测仪，在与水相关的领域有了长足的发展。微量水分测试仪AQ-11985年AQ-1荣获工业俱乐部西海纪念奖，该产品的设计得到了各行业的认可，经过多年沉淀，先后通过了ISO-9001&ISO-13485的认证；2011年，其新型水分测定仪AQ-2200系列也通过了新领域开发产品认证体系的认证，同年，RAT-1被日本科学仪器协会认证为“分析仪器/科学仪器遗产”。日本科学仪器遗产：RAT-12021年，发布更高精度的微量水分测定仪MOICO-A19，可获得高效稳定的水分测试结果，向着更低水分含量检测又迈进了一步。MOICO-A19卡尔费休水分仪卡尔费休水分仪MOICO-A19这款型号为MOICO-A19的卡尔费休水分仪，相比上一代及同类产品，装备了8.4英寸的大尺寸触摸液晶屏，显示屏的角度实现16级可调，操作者可以更加清晰地了解实验进展、反应曲线和测试结果；增加了各类LED显示，可以根据不同的色彩来判断实验进程，其中搅拌台的转速实现40级可调，转速可通过不同颜色的LED显示，可以更好的应对不同粘稠度样品的测试；还增加了试剂供给和排出附件，实现了电解池内试剂的更替，有效保护实验室环境。平沼也同步推出不同规格的电解池，如有隔膜电解池（离子交换膜）、无隔膜电解池、微量电解池等，其中微量电解池只需25mL卡尔费休试剂即可完成水分测试，经济环保。另外，HIRANUMA还有独特的蒸发炉技术，可实现仪器和蒸发炉联动，即使是无隔膜电解池也可连接蒸发炉使用，既能实现复杂样品的测试，又能降低维护成本。向更高要求、更广领域发展的卡氏水分测定技术过去，卡尔水分测定仪在测试过程中经常会出现一些问题：1、样品和试剂产生副反应，导致测试值不准确；2、样品难以溶解，导致测试值偏低；3、样品成分复杂，出现固、液、气三相同时存在，既难溶解，又会干扰KF试剂的样品等。针对以上问题平沼公司进行了一些尝试，平沼与关东化学试剂合作开发了相应的KF试剂，以解决部分样品产生副反应的问题；通过改变溶剂体系，来应对一些难溶解的样品。平沼还配备了不同样品状态的蒸发炉，有适用固体样品的EV-2000型蒸发炉和适用液体（油类）样品的EV-2000L型蒸发炉，可以和主机联动，解决样品测试难的问题。未来，卡尔水分测定技术的发展趋势很有可能向着更低水分含量的要求发展，例如1ug或者更低的水分含量，每降低一个测试量级，对水分测定仪和试剂也是提出更高的挑战。卡尔水分测定仪在石油产品、化学制品等领域都有着广泛的使用，有很多优秀企业背后的水分质量管理则是采用平沼公司的仪器进行质量把控。平沼公司仪器的应用领域也不仅限于在石油化工这些老牌行业，公司正在拓展新能源领域，这是因为新能源是我国的战略布局，而且全世界都在积极推动碳中和，其中检测需求和技术要求只会越来越高，在该行业的应用也会更加丰富。供稿人：日本平沼公司产品经理 高雪冬

冠亚电池水分测定仪参与华为石墨烯电池研究 原标题：华为石墨烯电池研究获突破：寿命是锂离子电池2倍 12月1日消息，近日，华为中央研究院瓦特实验室在第57届日本电池大会上宣布在锂离子电池领域实现重大研究突破，推出业界高温长寿命石墨烯基锂离子电池。实验结果显示，以石墨烯为基础的新型耐高温技术可以将锂离子电池上限使用温度提高10℃，使用寿命是普通锂离子电池的2倍。　　华为瓦特实验室首席科学家李阳兴博士指出，石墨烯基高温锂离子电池技术突破主要来自三个方面：在电解液中加入特殊添加剂，除去痕量水，避免电解液的高温分解；电池正极选用改性的大单晶三元材料，提高材料的热稳定性；同时，采用新型材料石墨烯，可实现锂离子电池与环境间的高效散热。　　“高温环境下的充放电测试表明，同等工作参数下，该石墨烯基高温锂离子电池的温升比普通锂离子电池降低5℃； 60°C高温循环2000次，容量保持率仍超过70%；60℃高温存储200天，容量损失小于13%”， 李阳兴博士表示。　　这一研究成果将给通信基站的储能业务带来革新。在炎热地区使用该高温锂离子电池的外挂基站工作寿命可达4年以上。石墨烯基锂离子电池也将助力电动车在高温环境下持久续航，以及无人机高温发热下的安全飞行。　　去年，华为瓦特实验室在第56届日本电池大会（The 56th Battery Symposium in Japan）上发布了5分钟即可充满3000mAh电池48%电量的快充技术成果，引起业界广泛关注。据李阳兴博士透露，华为快充电池已经商用，并将于今年12月底正式对外发布超级快充手机。 期间冠亚电池水分测定仪参与华为电池研究（代工厂）部分实验，冠亚电池水分仪系列包括有：电解液水分含量检测仪,特殊添加剂固含量检测仪,电池正极水分测定仪,石墨烯水分仪,锂电池水分仪等。采用国际标准方法可对电池材料水分含量在2-3分钟之内测试完。水分含量下限10ppm，检测方便科学精准，是电池厂商，实验室，检测部门的水分检测仪。

A1071便携式微量水分测定仪适用标准：GB/T11133 GB/T11146 GB/T7600 GB/T6023 GB/T6283 GB/T606，采用经典理论—卡尔?菲休微库仑电量法，测试精度高，测试成本低，具有其他测试方法不可替代的优势；能可靠的对液体、气体、固体样品进行微量水分的测定。具有高灵敏度、高精度、高再现性,低功耗节能设计，广泛适用于石油、化工、电力、制药、商检、科研、环保等领域。 仪器特点1. 中文彩色液晶显示，触摸屏操控，直观方便2. 平衡点漂移补偿电路，误差更小，结果更精确3. WIFI无线连接，数据传输方便，可在手机PC上存储分析数据4. 仪器可存储带时间的历史记录，存储1万条5. 仪器具有智能自检功能，电极开路、短路自检报警功能；6. 具有屏幕保护功能，延长液晶使用寿命7. 电解池接口螺纹锁紧设计，密封性好，保证携带时不漏液8. 24V10Ah锂电池组，保证供电10小时以上技术参数 测量范围：0ug～200mg 精 度：测试水量在3ug～1000ug之间,误差小于±3ug 测试水量大于1000ug,误差小于±0.3% 分 辨 率：0.1ug 电解电流：0～400Ma 待机功耗：4W 功耗：20W 电源电压：AC220V±20% 50HZ±10% 外形尺寸：370×240×180(mm) 重 量：约5kg创新点：1.便携式小巧2.更精准，误差小得利特A1071微量水分测定仪石油

AKF-3N 全自动微量水份测定仪------ HOGON AKF库仑法卡尔费休水分测定仪（2020升级版）10年磨一剑，功能全面升级！禾工品质，再无惧进口！新增四大实用功能：高精度测量精度0.01ug，准确测定0.001%-100%含水量平衡速度快兼容适应各种电解液，以及不同湿度的分析环境丰富的应用领域测定，气体、液体、固体水含量，测定溴指数。符合GLP规范显示参数，结果、滴定曲线，结果输出符合GLP规范。一、精度提升测量水质量可精确至0.01ug；电解电流可在1mA~400mA范围内自动调节，电解电流精度为0.1mA；二、平衡速度快仪器内置多种电解档位，以兼容多种电解液，并使仪器能适应不同环境湿度的分析。三、一机多用仪器除了测水分之外，无需增加另外其他附件，可以测溴指数，节省企业采购成本四、内置滴定曲线通过滴定曲线直接显示水分滴定变化过程，可以帮助实验员协助分析水分测试中的过程控制问题性能特点：2 彩色触摸屏，全数字键盘，一键启动，极简界面，极简操作，无需专业人士操作；2 多年积累的智能检测技术，自动终点、自动检测，根据环境自动调节检测精度；2 独家检测控制技术，测量精度达0.01ug；足以适应各种电解液，分析环境的各类样品分析；2 可编辑、存储、调用多种不同的分析方法参数，便于适应不同的样品检测。2 三级用户管理权限，不同的操作员生成各自的分析记录，适应数据追溯规范；2 内设气体、液体、固体水含量测定方法以及溴指数测定方法，适应多种场合及样品的检测需求；2 多种漂移值、空白测定与管理技术，适应检测复杂环境与复杂样品时的特殊要求；2 可选配加热滴定台、卡氏加热炉，多样品自动顶空加热进样器等专用辅助设备，以分析各种难溶性、不溶性有机样品、无机样品，以及树脂、石墨、油脂类难测复杂样品；2 延续禾工产品一惯的可靠品质：产品配备硬件故障智能检测，仪器运行状态实时监测功能，具有异常终止，定时停止等能力。产品智能化程度高，故障率低，使用成本低，运行寿命长特点；技术参数：测定方法：卡尔费休库仑法(电量法）；测量范围：水：3ug-199mg(H2O质量）；测量分辨率：0.01ug(H2O质量）；测定重复性：＞99.7%（1000μg水）；样品测量时间：平均50秒到几分钟电解电流：0～400mA；自动调节速度；数据输出：RS232/USB,USB针式微型打印机辅助设备：恒温搅拌滴定台，卡氏加热炉执行标准上海市企业标准：Q31/0114000259C001-2015SH/T0246轻质石油产品中水含量测定法(电量法)GB/T 6283-2008化工产品中水分含量的测定-卡尔费休法（通用方法）SH/T1551-1993芳烃中溴指数的测定-电量滴定法GB/T606-2003化学试剂、水分测定通用方法GB/T11133-1989液体石油产品中水含量测定方法GB/8351-2004车用乙醇汽油GB/T11146-1999原油水含量测定法水分线性测试实验数据（普通实验室环境） 低含水 进样量ul1020304050含水量ug12.1423.5136.6147.859.63 中含水 进样量ul1020304050含水量ug56.73107.18161.22212.7267.1高含水进样量ul1020304050含水量ug115.86227.6331.57443.29552.79 说明：在不同的水分档位进行水样线性测试，R20.999，AKF-3N水分测试仪在低中高三档水量分析都有很好的线性。水分精度测试实验数据（普通实验室环境）AKF-3N进样5ul5ul5ul5ul水分26.44110.21195.01555.59水分25.58111.08197.74554.20水分26.4111.54196.66555.03平均值26.14110.94196.47554.94 标准配置：1、AKF-3N库仑法卡尔费休水分测定仪主机； 1台2、全封闭电解测量池组件； 1套3、双铂针测量电极； 1支4、隔膜电解电极； 1支5、玻璃干燥管（装分子筛&变色硅胶）； 1套6、玻璃注射器，微量注样针，备用消耗品包； 1套典型用户：教育科研：中科院宁波材料研究所、中科院长春应用化学研究所、中科院电工研究所中科院、山西煤化所中船重工、七一八中国原子能科学研究院、山东省农业科学院、福州大学化学学院石油化工：佛塑集团、安庆石化、长山石化、芯恩化学、山西阳煤化工天津东洋油墨生物制药：凯莱英医药化学、白云山和记黄埔、通化金马药业、杭州苏泊尔南洋制药、淄博新华百利高制药无忧售后： 创新点：高精度测量精度0.01ug，准确测定0.001%-100%含水量平衡速度快兼容适应各种电解液，以及不同湿度的分析环境丰富的应用领域测定，气体、液体、固体水含量，测定溴指数。符合GLP规范显示参数，结果、滴定曲线，结果输出符合GLP规范。一、精度提升测量水质量可精确至0.01ug；电解电流可在1mA~400mA范围内自动调节，电解电流精度为0.1mA；二、平衡速度快仪器内置多种电解档位，以兼容多种电解液，并使仪器能适应不同环境湿度的分析。三、一机多用仪器除了测水分之外，无需增加另外其他附件，可以测溴指数，节省企业采购成本四、内置滴定曲线通过滴定曲线直接显示水分滴定变化过程，可以帮助实验员协助分析水分测试中的过程控制问题AKF-3N 全自动微量卡尔费休水分测定仪