锂空电池测量装置

工业型防爆除湿器，电力换流站蓄电池室防爆除湿装置【新闻导读】高压换流站是整个电力供电系统中将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的的一个站点，也是电能传输、转换过程中必不可少的一个环节，其运行是否正常直接影响电网的安全、稳定、灵活和经济运行!雨季来临之际，高压换流站的防潮除湿是一项不容忽视的重要工作内容 其中，蓄电池室或锂电池室则是整个高压换流站防潮除湿工作的关键场所!　　目前，大部分高压换流站蓄电池室或锂电池室都配置有玻璃窗、轴流风机和百叶窗等，通过通风散热的方式来降低其室内的温度，但对蓄电池室或锂电池室的防潮防湿效果造成了很大的影响!在南方地区垢梅雨季节即使蓄电池室或锂电池室的门窗都关闭好了，但潮湿的空气是无孔不入的，百叶窗的存在则会使室外大量的潮湿空气源源不断的侵入蓄电池室或锂电池室，势必会造成许多不利的影响和危害!　　据相关测试表明，在梅雨季节里南方地区很多高压换流站的蓄电池室或锂电池室内环境湿度高达80%RH甚至90%RH以上 在高温高湿的环境是很容易形成凝露现象的，常常引起蓄电池或锂电池柜内电气设备的漏电或放电，严重的甚至还有可能造成火灾与爆炸。另外，蓄电池室或锂电池室内电气设备长时间受到潮湿空气的侵害，极易造成各种金属材料严重锈蚀，最为直接的危害是造成开关柜拒动，以及及影响刀闸的正常操作。　　那么，如何做好高压换流站蓄电池室或锂电池室的防潮防湿措施呢?根据每个高压换流站蓄电池室或锂电池室空间的大小，以及湿度的高低等各方面的实际情况安装与之相匹配的正岛BCFZD-8240C换流站蓄电池室除湿器及BCFZD系列工业型防爆除湿器，随时对室内空气进行快速有效除湿，即可避免出现湿度过高或空气过于潮湿的情况，那么以上所述的种种问题也就不会发生，从而确保了高压换流站蓄电池室或锂电池室设备的正常运行和安全 　　正岛BCFZD-8240C换流站蓄电池室除湿器及BCFZD系列工业型防爆除湿器是通过特殊防爆技术加工处理，可广泛应用于国防、科研、石油、化工、医药、加工制造、生物等存在ⅡA、ⅡB级，T1～T4组可燃性气体、蒸汽与空气混合形成的易引发爆炸的危险场所，本系列产品执行标准如下：　　◎GB3836.1-2010爆炸性环境第1部分：设备通用要求 　　◎GB3836.2-2010爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备 　　◎GB3836.4-2010爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备 　　◎GB3836.9-2006爆炸性气体环境用电气设备第9部分：浇封型“m” 　　◎GB3836.15-2000爆炸性气体环境用电气设备第15部分：危险场所电气安装(煤矿除外)。　　欢迎您查询工业型防爆除湿器，电力换流站蓄电池室防爆除湿装置的详细信息!防爆除湿器的种类有很多，不同品牌的防爆除湿器价格及应用范围也会有细微的差别，而正 岛 电 器将会为您提供优质的产品和全面的售后服务。 正岛BCF-8240C及BCF系列防爆工业除湿器技术参数与选型参考:产品型号除湿量(l/d)适用面积(㎡)功率(w)电源(v/Hz)尺寸(mm)净重(kg)BCFZD-890C90100-1501700220/50480*430*97050BCFZD-8138C138150-2002000220/50480*430*110058BCFZD-8168C168180-2402800380/50605*410*1650126BCFZD-8240C240240-3604900380/50770*470*1650160BCFZD-8360C360360-4807000380/501240*460*1700200BCFZD-8480C480480-6009900380/501240*460*1750230　　正岛BCFZD-8240C换流站蓄电池室除湿器及BCFZD系列工业型防爆除湿器的防爆处理，主要有哪些地方呢?总结起来有三条：　　1、防爆除湿器工艺制作，除湿器的主要系统是制冷循环系统。各制冷系统的转换管路须采用紫铜焊接。如其中有外购部件，也必须符合相应的防爆等级要求，才能用于部件组装 　　2、防爆除湿器主要的外部空气循环系统，主要包括风机，而风机中的电机，也必须符合相应的防爆等级要求。风扇电机须符合GB3836.2-8.3和GB3836.9-90有关要求。　　3、防爆除湿器的各种连接线及电源线，必须符合阻燃标准 防爆接线盒内的电路接头及本安电路的接头必须焊接并使用安全接线帽。　　4、防爆除湿器的金属外壳及机架，必须做安全接地保护措施。电缆或数据线如有屏蔽层，必须单独接地。　　综上所述：南方地区梅雨季节来临之际，及早做好高压换流站蓄电池室或锂电池室的防潮除湿工作是刻不容缓的 最为简捷有效的方法无疑就是配置相应的正岛BCFZD-8240C换流站蓄电池室除湿器及BCFZD系列工业型防爆除湿器来进行除湿，只要将其室内的湿度控制在45-65%RH左右，即可达到最为佳的防潮除湿效果，只在设备运转正常，高压换流站蓄电池室或锂电池室就不用再担心潮湿问题!　　如果在高压换流站的蓄电池室或锂电池室内安装一套集中控制系统，根据室内湿度大小自动开启或关闭窗户与正岛BCFZD-8240C换流站蓄电池室除湿器及BCFZD系列工业型防爆除湿器，那么这样对于蓄电池室或锂电池室的防潮除湿和通风散热的效果就更好了。以上关于工业型防爆除湿器，电力换流站蓄电池室防爆除湿装置的全部新闻资讯报道是正 岛 电 器提供的，仅供大家参考!

-快速检测微小电极 充实SCI系列产品线，　　支持高可靠性太阳能电池生产 - 电极检测装置「SCI-8P」　　近日，日本岛津制作所推出电极检测装置「SCI-8P」，该装置用于晶体硅型太阳能电池生产的电极印刷工艺中。　　本产品配备卓越的高分辨率摄像系统，可用于微小电极的检测。并且，1台装置同时实现了电极检测和晶片外观检测，快速检测水平领先该行业。　　【开发背景】　　随着人们对绿色能源的关注度越来越高以及可再生能源购买制度的启动，太阳能电池的需要持续扩大。另一方面，太阳能电池的价格与质量竞争日趋激烈。为在提高生产效率的同时严格质量管理，用户要求目前在太阳能电池生产过程中主要以人工为主的检测尽快实现自动化。　　本公司于今年3月推出了两款太阳能电池检测装置，分别是1台装置可同时检测微裂纹和晶片外观的复合检测装置「SCI-8SM」，行业内最小尺寸的外观检测装置「SCI-8S」，大获日本、中国大陆?台湾等国家与地区的用户的好评。此次推出的电极检测装置「SCI-8P」是SCI系列产品线的新成员，有助于提高产量和发电效率，支持高可靠性的太阳能电池生产。　　关于岛津　　岛津企业管理(中国)有限公司是(株)岛津制作所为扩大中国事业的规模，于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司。　　目前，岛津企业管理(中国)有限公司在中国全境拥有13个分公司，事业规模正在不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心 覆盖全国30个省的销售代理商网络 60多个技术服务站，构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。　　岛津作为全球化的生产基地，已构筑起了不仅面向中国客户，同时也面向全世界的产品生产、供应体系，并力图构建起一个符合中国市场要求的产品生产体制。 以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为目标，岛津人将始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务。　　更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。

某现场安装激光二极管的制造公司需要一种可靠的方法用于现场测量激光功率，而无需带回实验室进行测试。激光测量系统需要完全由电池供电，因为现场没有电源。Labsphere（蓝菲光学）根据客户要求提供一套独立的、便携式且耐用的激光功率测试系统。Labsphere （蓝菲光学）提供标准的激光二极管测量积分球； 然而，还需将新功能整合到系统中，使其能被带到现场测试。 由此产生的一个小而轻的积分球系统，能够在世界任何地方进行可靠的激光功率测量。1.5 英寸开口端，用于轻松安装激光二极管组件针孔滤光片后面的制冷型 InGaAs 探测器，用于在功率低至 200 μW 的情况下进行红外范围内的辐射测量两个 FC/PC 适配器，允许通过光纤连接额外的探测器Spectralon 漫反射材料，在 UV-VIS-NIR 范围内提供近乎完美的朗伯反射，以优化测试结果的准确性为 TE 冷却器和充电装置供电的可充电电池组轻巧的手持式塑料支架可固定每个组件，并带有泡沫内衬派力肯手提箱，可确保安全运输特点电池组可为系统供电数小时，为一个项目中的多项测试提供充足的时间每个组件都包依附在安装板上，提供了极大的可移动性，而手提箱确保了产品运输过程中的安全性InGaAs 探测器在近红外范围内提供可靠的校准测量，附加的光纤适配器使系统能够灵活地在其他范围内或使用光谱仪执行附加测试Spectralon 极高的漫反射率，以及积分球内的挡板几何形状，很大限度地提高了光照射到探测器上的均匀性Labsphere（蓝菲光学） 的 HELIOSense 软件进行实时数据收集、存储和可视化，使测试变得简单易行。光谱响应

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）

德国ETAS氢燃料电池HIL方案- FCU HIL测试方案（面向2020年最新版）ETAS GmbH 成立于 1994 年，是罗伯特博世联合企业的一部分，是车用电子控制系统以 及相关嵌入式控制系统软件开发工具和测试设备的领先供应商。ETAS 致力于为车用嵌 入式系统的整个生命周期提供支持性的创新产品。ETAS 可向全球的汽车 OEM 以及电控 单元的一级供应商提供产品与服务。本公司在全球拥有约 700 名员工，年营业额达到约 1.4 亿欧元。以下是有关本公司的概要介绍。ETAS 全球化网络是在全球范围内构建起的一个由办事机构和研发中心组成的网络，通 过该网络进行产品的开发、配置并提供技术支持。本公司相信，对于建立长期、成功 的客户关系来说，在地理位置上与客户接近将具有至关重要的意义。ETAS 集团总部位 于德国斯图加特，在美国、日本、韩国、中国、印度、法国、英国、意大利、巴西及 俄罗斯联邦均设有地区分公司或办事机构。每一处办事机构都提供客户账户管理、客 户技术支持、区域内项目管理以及工程技术服务资源等。与纯电动汽车相比，氢燃料电池汽车具有加注时间短，续航里程长等优势，是未来汽车工业可持续化发展的重要方向。目前，氢燃料电池汽车产业正在兴起。氢能是一种清洁能源，氢燃料电池只会产生水和热，并不会产生二氧化碳，对环境无任何污染。 燃料电池电动汽车技术是目前世界环保汽车技术的热点，我国应更加积极开展燃料电池电动汽车技术研究，较快缩小与西方汽车工业发达国家的汽车环保技术的差距，从能源和环保角度来讲，进行燃料电池电動汽车技术开发对能源多样化，发展燃料电池汽车，将促进一系列技术和产业的发展，形成国民经济发展的新增长点。 燃料电池是一种很有前途的清洁能源，在未来很可能代替传统能源成为主要能源。所以，很多国家和跨国集团都极其重视燃料电池技术的开发和研究。美国将燃料电池技术列为国家安全技术 欧盟在2008年制定了2020年氢能与燃料电池发展计划，投资近10亿欧元用于燃料电池与氢能研究、技术开发及验证等方面 加拿大计划将燃料电池发展成国家的之助产业 日本认为燃料电池技术是21世纪能源环境领域的核心 《时代》周刊将燃料电池电动汽车列为21世纪10大高技术之首 我国中长期科学和技术发展规划纲要明确提出，大力发展氢燃料的制取、存储及专用燃料电池技术的开发与研究，提高产业化技术。 近20年来，我国科技人员经过不懈努力，尽管燃料电池及材料的开发和应用得到了极大的进展，但由于研究投入和产业化资金数量很少，燃料技术的总体水平与发达国家相比还有较大差距，燃料电池技术的阻力主要在于基础设施匮乏，技术人才不足，成本高、耐久性差，研究力量分散，产业化体系尚未形成，尤其是缺少企业的参与，很难将研究成果进行示范应用。所以，我国应寻找最佳切入点，根据当前和中长期经济和社会发展需要，集中研究力量，大力推动燃料电池发电技术的发展，加大研发和产业化投入，为我过的国家能源安全和国民经济可持续发展服务。用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型 燃料电池系统的典型架构-使用ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型进行模拟的依据LABCAR-MODEL-FC（用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型能记录完整的燃料电池系统，包括堆栈、外围设备和柔性ECU。其包含一个可以对水流、温度影响和反应动力学详细模拟的一维PEM-FC堆栈。柔性ECU也能保证在工作站进行直接的闭环试运转。 LABCAR-MODEL-FC模型能确保用户逼真地模拟出燃料电池系统，从而对HiL系统中的ECU进行测试。其模块化的模型架构可以让特定的客户对氢气、氧气和冷却系统进行模拟。 模型扩展装置LABCAR-MODEL-FCCAL模型（用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FCCAL模型（燃料电池校准）是一种二维的PEM-FC堆栈模型，用于详细地模拟电、水、和压力分布。鉴于此模型具有模块化的设计特点，并且还配有参数化的工具，因此其可以跟现有的LABCAR-MODEL-FC模型进行无缝整合。 两种变体均可整合到LABCAR-MODEL-VVTB模型整车模拟中（虚拟车辆测试台的模拟模型，用来进行HiL测试）。 LABCAR-MODEL-FC在汽车应用中，通常优先使用PEM-FC燃料电池，因为其具备启动快、能量密度高和动力学稳定的优良特点。为了给客户在此大有前途的创新领域提供支持，ETAS提供了燃料电池系统的LABCAR-MODEL-FC模拟模型，用来进行HiL测试。测试用于燃料电池系统的ECU LABCAR-MODEL组合包括集成电路发动机、用于汽车推进的锂离子电池、电动机、燃料电池、车辆动力学、车辆、驾驶员和环境的仿真模型。在汽车应用中，通常优先使用PEM-FC燃料电池，因为其具备启动快、能量密度高和动力学稳定的优良特点。为了给客户在此大有前途的创新领域提供支持，ETAS提供了燃料电池系统的LABCAR-MODEL-FC模拟模型，用来进行HiL测试。 ETAS的LABCAR-MODEL-FC模拟燃料系统性能。模拟整个系统-从PEM-FC（高分子电解膜燃料电池）堆栈到反应物和冷却剂的供应-以确保对燃料电池系统ECU的可靠性测试和校准。LABCAR-MODEL-FC可以模拟堆栈、氢气供应、氧气供应和冷却剂供应的详细过程。此技术基于对物理过程的精确模拟，而这些模拟都是基于对电解反应的复杂计算以及基于对堆栈和外围设备之间相互作用的复杂计算得出。鉴于现代燃料电池堆栈的复杂性,要对堆栈进行一维（1D）空间分布模拟。为了满足当前和未来的要求，可以实现对二维（2D）堆栈模拟进行特殊扩展，其燃料电池系统的模拟模型可用于完成基于HiL的校准（LABCAR-MODEL-FCCAL）。基于PC的模拟目标LABCAR-RTPC能为实时模拟提供所需的电源。 LABCAR-MODEL-FC模拟模型可以让用户在硬件在环测试台上对燃料电池的ECU进行早期的测试和优化。 将高成本的测试和安全相关的应用转移到硬件在环测试台上，从而在开发过程中让顾客直接受益。应用实例包括模拟PEM-FC燃料电池堆栈的冷启动调节或模拟氢气供应的临界处理。 ETAS模拟模型的优势ETAS燃料电池模型包括用于模拟堆栈和外围设备的Simulink元件库和各种电解槽模型。模型的实时性有利于测试燃料电池ECU时与ETASHiL系统的整合，还可以同时进行安全相关的故障模拟和ECU软件的初始预标定。由于这些模型考虑到了所有相关的物理现象，可以用来测试所有项目，包括基础软件、高级控制、操作和诊断性功能。ETAS的模拟模型组合提供HiL模拟，包括独家提供的硬件 、软件和模拟模型。 应用用户可针对具体的汽车要求，进行大量的典型性闭环ECU测试： l 测试用于氢气供应的典型ECU功能：l 惰性气体测定、清洗方法、气体引射器控制l 测试用于氧气供应的典型ECU功能：l 空气压缩机控制、水再循环l 测试用于冷却系统的典型ECU功能：l 冷却方法、泵控制、散热器激活l 测试用于诊断和管理的典型ECU功能：l 渗漏检测、冷启动、压力协调、紧急关闭l 针对优化运行的设计和校准：l 水管理、电厂辅助设备 优势LABCAR-MODEL-FC有助于对所有项目进行测试，包括基础软件精密控制、运行、和燃料电池ECU的诊断功能。LABCAR-MODEL-FCCAL扩展模型提供了2D堆栈模型，可以实时精准地模拟出电池电压、电解膜状态或水再循环过程，从而满足当前和未来的要求。该模型可以同LABCAR-MODEL-VVTB进行整合（用于HiL测试的虚拟车辆测试台模拟模型）ETAS独家提供硬件、软件和模型，以及客制化技术服务和专家咨询。 用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型（LABCAR-MODEL-FC）包括对PEM-FC堆栈的一维模拟，以及对反应物和冷却剂供应系统进行详细和模块化记录。还能提供操作燃料电池ECU所需的所有相应接口。 用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型（LABCAR-MODEL-FCCAL）为LABCAR-MODEL-FC模型增加了2D空间分辨堆栈模拟，并且能详细洞察电池性能。除了有助于对ECU在闭环控制回路中运行时的基础校准外，其还能让用户对最佳堆栈运行的功能进行测试，以及在早期开发阶段将电池降解降至最低。 因LABCAR-MODEL-FC和LABCAR-MODEL-FCCAL基于PC的模拟目标LABCAR-RTPC以及开放性，可对其进行定制并满足不同的要求。Simulink的开放性安装启用特点让开发者可以选择对ETAS或其它供应商提供的元件模型进行整合。 除了模拟模型外，ETAS还对所有开发需求提供技术支持服务和咨询。用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型 燃料电池系统的典型架构-使用ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型进行模拟的依据LABCAR-MODEL-FC（用于HiL测试的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FC模型能记录完整的燃料电池系统，包括堆栈、外围设备和柔性ECU。其包含一个可以对水流、温度影响和反应动力学详细模拟的一维PEM-FC堆栈。柔性ECU也能保证在工作站进行直接的闭环试运转。 LABCAR-MODEL-FC模型能确保用户逼真地模拟出燃料电池系统，从而对HiL系统中的ECU进行测试。其模块化的模型架构可以让特定的客户对氢气、氧气和冷却系统进行模拟。 模型扩展装置LABCAR-MODEL-FCCAL模型（用于基于HiL校准的燃料电池系统模拟模型）ETAS的LABCAR-MODEL-FCCAL模型（燃料电池校准）是一种二维的PEM-FC堆栈模型，用于详细地模拟电、水、和压力分布。鉴于此模型具有模块化的设计特点，并且还配有参数化的工具，因此其可以跟现有的LABCAR-MODEL-FC模型进行无缝整合。 两种变体均可整合到LABCAR-MODEL-VVTB模型整车模拟中（虚拟车辆测试台的模拟模型，用来进行HiL测试）。 实时模型运行平台仿真硬件 ES5300 RTPCETAS LABCAR 使用运行实时操作系统 Linux 的标准 PC 进行仿真模型运算。其灵活的结 构可适应 PC 市场的最新发展趋势，用户可将仿真 PC 更换为市场上出现的具有更高性 能的 PC。因此，LABCAR 使用户能在尽可能宽广的测试范围和深度内进行精确仿真， 从而确保了在专用硬件和软件方面投入的高效性。 标准 IPC 进行模型仿真工作 从上图可以看到，采用了四核 CPU 的实时工控机，在 ETAS 软件环境的管理下，可以实 现分核下载，即将不同模型下载到不同的核内并行运行，确保了在复杂任务管理模式 下系统的实时性。标准 PC 还可提供 PCI 和 PCI-Express 总线接口，将需要辅助板卡(例 如使用 CAN 总线进行 ECU 通讯的板卡)集成到整个系统中。 传感器信号仿真传感器信号仿真主要通过 ETAS 自有的 I/O 板卡实现。本方案中普通的信号级传感器信 号采用 ES5350 模拟信号输入输出板卡、ES5321 PWM 及数字信号输出板卡及工程部件 实现；FUEL CELL 相关的温度信号(电阻信号)采用 ES5385.1 模拟 发动机特有信号的模 拟和采集采用 ES5340.2-ICE 板卡实现。ES5300 实时仿真计算机及 ES5350、ES5340、ES5321 和 ES5385.1 电流传感器仿真本方案中推荐采用配置中 30 路 ES5350DAC 输出模拟信号，通过 DB6200 转换为 4- 20mA 电流信号的方式模拟电流传感器。执行器信号采集同上，采用安装在 ES5300 实时仿真机上的 ES5350 模拟输入板卡和 ES5321 PWM 板卡 检测控制器的执行器控制信号。对于特殊的负载，采用真实器件负载箱实现，如高压 接触器和充电电子锁等。 电流采集模块采用 CSM_5PA 板卡来实现。该电流测 模块用于测 动态负载电流。 静态电流测通道数 10最大容许电压 30 V电流测 范围 5,20,30,50 A (手动设置/) 精度 +/- 1% (主要标称电流 IPN )温度测 量 在 PCB 上测 ，进行温度补偿采样频率 高达 1kHz，通过 USB 更新故障注入功能FUEL CELL 信号级 I/O 电气故障注入，采用 ES5398 和 ES4440 故障注入设备实现。故障模拟模块 ES5398用于实时环境下 ECU 自动测试的故障模拟。它可与硬件在环测试系统结合使用。 ES5398.1 采用 PCI/Express 接口安装于 ES5300 系统中。ES5398.1 模块每块板卡提供 40个故障注入通道。 实验环境 EE 提供了测试执行的用户界面。它提供了实验和图形用户界面，集成的 参数和数据管理，代码下载，实验执行，实时信号产生和测量数据记录方法，以及信 号管理。实验环境是整个测试项目中手动测试的环境，所有的测试都在这里进行。有 LABCAR IP 生成的实时代码需要在这里下载到 RTPC 里面并且开始模拟。通过 Experi- ment Explorer 窗口中进行参数集群和文件管理也是 LABCAR 软件的特色。 EE 软件用户界面和虚拟仪表EE 里面还有不同的图像组件，包括常用的各种虚拟仪表，可以用来做成不同的用 户界面。EE 里面可以观察和修改标定量，控制模型的运行，选择不同的运行模式，实 时记录运行数据，以及接入编写的信号发生器信号。同时用户可以方便地通过拖拽来 加入或编辑这些组件。 实验环境中 EE 的组件操作 故障仿真软件LABCAR-PINCONTROL V2.0 为故障仿真箱 ESES5398 的配套软件，具有方便用户使用的 接口，可实现 ES5398 的手动操作，是 ES5398 的重要组成部分，操作界面友好，其操 作界面请参见下图。软件可实现的功能如下：• 创建并管理故障模式，产生 ECU 信号的一系列故障。如氧传感器故障• 简化故障仿真信号的选取• 设置故障产生的时间• 通过点击鼠标来触发故障• 设置多台 ES5398 同时使用• 提供自动化测试的 API 接口等。• 通过 Excel 表格进行故障配置和定义 LABCAR_PINCONTROL 的配置界面 模型方案 燃料电池堆动力学模型ETAS LABCAR-MODEL-FCCAL 是一个 1-D+1-D 的燃料电池堆站模型，该模型包含 1-D 的 燃料电池单体膜模型和 1-D 的双电极及气体通道仿真模型。1-D 的燃料电池单体膜模型 能够对燃料电池膜的内阻，电极之间氧和氢反映生成水的情况进行仿真；1-D 的双电极 及气体通道仿真模型能够仿真双电极间气体在通道内非线性分布的特性，包括温度， 电流，沿电芯堆叠方向的气体压力变化，以及对冰点温度影响等。ETAS LABCAR-MODEL-FCCAL 模型可以考虑为将燃料电池堆沿着气路方向分为多个小模 块，如下图所示。Z 坐标所示方向为气体流动方向，X/Y 坐标表示垂直于膜和气流方向。每一个小模块代表所有燃料电池功能层，包括两个电极板，气路通道，气体扩散层 以及膜。燃料电池模型的采用上述基本架构，在子系统中包括有完整功能层，每个小模块均可对外提供数据接口，同时也能适用于用户的模型扩展要求。 坐标系描述通过燃料电池系统模型 LABCAR-MODEL-FCCAL 的无时间限制的、节点版操作许可证， 客户被授权在主机上执行 LABCAR-MODEL-FCCAL 的代码生成。LABCAR-MODEL-FCCAL 是通过 MATLAB/Simulink 执行的，用户可以打开并修改模型。 这些元件以 S-Functions 的形式提供，如：已编译的动态链接库，不包含源代码。 LABCAR-MODEL-FCCAL 作为 LABCAR 产品家族的一部分, 能够天然支持 LABCAR 网络 HIL 系统仿真应用。也就是说，只要 LABCAR-MODEL-VVTB 和其他 LABCAR 模型可以在 网络中的 RTPCs 上运行，那么它也支持 LABCAR VARIANT MAN-AGEMENT (LVM) 。 功能LABCAR-MODEL-FCCAL 是一个先进燃料电池堆栈模型。该模型包含了一个一维膜模型，能够仿真薄膜电阻、含水量以及电极之间产生的水交换等特性。 除此之外，它使用了空间分布的 双极板与气体通道双 1-D 维度模型，考虑上述两个维 度上的电堆温度、电流和压力变化的非线性特性。此外还特别考虑了汽车会遇到在冰 点温度下工作的情况。LABCAR-MODEL-FCCAL 仿真模型包含：• 单电池模型，并考虑到电流、温度、反应物化学计量数以及膜湿度对电池电压损耗的 影响计算。• 基于一维膜模型的含水量和水交换量的详细计算。• 一维多组分气体通道模型允许为每个电极指定单独的气体成分。• 不同的流场设计仿真。支持内部电池加湿的顺/逆流量设置。• 基于膜温度模型、电池含水量的非线性动态特性和受温度影响的流体性质的实际冷启 动行为。• 考虑气体通道内液态水的积聚和运动的两相水模型。• 具有两种膜类型的默认堆栈参数设置。 传输范围绑定到单一 MAC 地址的节点版许可文件 燃料电池系统动力学模型 LABCAR-MODEL-FC 模型具备完整的燃料电池系统模型结构，该堆站模型的主要目的是 详细计算气路通道的压力分布，电池膜上的水生成量和电堆中水的相变情况。模型根据功能层特性被划分为冷却回路，燃料电池正负极回路模型等。 模型架构描述通过燃料电池系统模型 LABCAR-MODEL-FC 的无时间限制的、节点版操作许可证，客户 被授权在主机上执行 LABCAR-MODEL-FC 的代码生成。LABCAR-MODEL-FC 是通过 MATLAB/Simulink 执行的，用户可以打开并修改模型。这些元件以 S-Functions 的形式提供，如：已编译的动态链接库，不包含源代码。LABCAR-MODEL-FC 可以被集成到虚拟汽车测试平台 LABCAR-MODEL-VVTB 中，以仿真 一辆燃料电池整车。LABCAR-MODEL-FC 作为 LABCAR 产品家族的一部分, 能够天然支持 LABCAR 网络 HIL 系 统仿真应用。也就是说，只要 LABCAR-MODEL-VVTB 和其他 LABCAR 模型可以在网络中 的 RTPCs 上运行，那么它也支持 LABCAR VARIANT MAN-AGEMENT (LVM) 。功能LABCAR-MODEL-FC 仿真模型是一个用于燃料电池控制单元（FCCU）闭环控制测试应用 的燃料电池系统模型，它被用于在汽车环境中对 FCCU 进行测试和验证。 它包含的子系统分别代表一个 1-D PEM 的燃料电池堆、供氢回路、供氧回路和冷却回 路。LABCAR-MODEL-FC 所提供的系统架构根据它的组成回路划分。下图是模型组件的 概述。氧供应系统 氧供应系统包含以下组成部分：• 压缩机• 中冷器• 增湿器• 旁路• 节流通风孔• 排气和进气歧管 氧供应系统 氢供应系统 氢供应系统包含以下组成部分：• 带截止阀的氢罐• 减压器• 氢气喷嘴及中阀• 液态水分离器• 氢循环泵• 排气/排空阀• 排气和进气歧管 冷却回路系统 冷却回路包含以下组成部分：• 电磁阀• 加热器• 散热器• 冷却泵• 排气和进气歧管 冷却液供应系统 绑定到单一 MAC 地址的节点版许可文件 软件兼容性LABCAR-MODEL-FC 支持以下软件版本：• LABCAR-OPERATOR5.4.7,MATLAB/Simulink 2014b 64Bit 如果需要更多信息，请查看 LABCAR-MODEL-FC 的版本注释中的软件兼容性表。 请注意• 安装媒介不包含该许可证，它作为一个单独的项目提供。• 强烈建议用户每年单独采购软件升级维护服务。• 该许可证只允许代码生成。若需要实时运行模型，需要一个实时运行许可证。该许可 证需要单独采购。• 该许可证只允许本机使用，禁止远程访问。• 若要将模型加载到一个 LABCAR-OPERATOR 项目中，需要 MATLAB 和 Simulink 代码。 两者必须单独购买。附加项目• 一年的软件服务协议 (LCM_FC_SRV-ME52) 。• 一个运行时间许可证 (LCM_FC_RT_LIC-MP) 。• 安装媒介 (LCM_FC_PROD) 。• 用于实时仿真的先进二维堆栈模型 (LCM_FCCAL_LIC-MP) 。 ECU 线束设计和制作 在 HIL 系统中需要针对要连接的 ECU 准备连接线束，将 ECU 连接到 LABCAR 的连接器 BOB 面板。线束的设计和制作都是较为复杂的工作，至少为首次使用 ETAS LABCAR 系 统的客户，我们提供工程服务以保证系统调试可以正确进行。 线束的设计需要考虑各个信号类型与 LABCAR 的匹配，要根据信号的功率大小选择合适 的线径，不同信号的抗干扰等等因素也要被考虑在内。在线束设计完成后还需要进行 复查以尽量减少可能出现的错误。在这个环节 ETAS 需要得到系统所有要连接进入的 ECU 的引脚布置和外部电路图，对于特殊的信号还需要知道信号的详细描述，比如通 过传感器说明书的形式得到。线束的制作需要两端的连接器，客户需要提供所有 ECU 端的配套连接器，以及相应的 说明书。ETAS 将根据线束定义为买方加工制作线束，并在制作完成后进行测试。在线 束制作过程中会加入相应的内容从而使未来线束的修改和少量信号增加可以较容易的 完成，而不必完全制作新的线束。在后面的系统调试阶段，ETAS 将介绍所设计的线束，应用的原则等，这样用户可以将 线束设计的方法消化吸收，再通过对 LABCAR 系统的使用加深理解，从而可以在未来自 行为新版本的 ECU 设计线束。本方案将为客户共提供 1 套 ODU ECU 线束。 在车辆控制单元开发与测试领域，LABCAR 硬件在环系统（HIL）是 ETAS 工具系列的一 个核心部分，贯穿于 V-模型的所有阶段。测试既可以在给定模型在环（Model-in-the- Loop，MIL)上操作，在当前软件在环(Software-in-the-Loop, SIL)，连接实体 ECU 硬件 在环(Hardware-in-the-Loop，HIL)上执行，也可以涉及附加测量标定步骤，对车载 ECU 数据标定产生影响。它具备灵活性能和全面合理的逻辑概念。 控制单元初期开发，硬件在环（HIL）测试系统为其提供了重要的质量保证。为了便于 在实验室对控制单元进行功能测试或诊断, 通过 DVE 模型的模拟仿真，任何虚拟行驶环 境测试可以在广泛范围内反复进行。另外自动化操作扩展了测试范围，而对驾驶者和 车辆毫无损害。LABCAR 的开放式结构支持与测量标定工具的集成，广泛的模型选择与信号质量优良是LABCAR 的两大经典优势。LABCAR 的另一重要特色，即基于 PC 的结构，赋予了其本身一项固有优势：可用计算 能力的升级更加简便、经济。多目标与多核应用实质上无限量地提高了仿真速度与同 步获取大量数据信息时的计算能力，智能信号管理，投资高度安全和系统整个服务周 期内的性价比更加优越。 同时 ETAS 是一个真正能为 V 模式开发提供完整工具链的供应商。产品系列可靠地涵盖 了 ECU 软件开发的每个步骤 （直到售后诊断）， 他们分布到不同的应用领域，

p　　锂离子电池电极过程一般经历复杂的多步骤电化学反应，并伴随化学反应，电极是非均相多孔粉末电极。为了获得可重现的、能反映材料与电池热力学及动力学特征的信息，需要对锂离子电池电极过程本身有清楚的认识。/pp　　电池中电极过程一般包括溶液相中离子的传输，电极中离子的传输，电极中电子的传导，电荷转移，双电层或空间电荷层充放电，溶剂、电解质中阴阳离子，气相反应物或产物的吸附脱附，新相成核长大，与电化学反应耦合的化学反应，体积变化，吸放热等过程。这些过程有些同时进行，有些先后发生。/pp　　电极过程的驱动力包括电化学势、化学势、浓度梯度、电场梯度、温度梯度。影响电极过程热力学的因素包括理想电极材料的电化学势，受电极材料形貌、结晶度、结晶取向、表面官能团影响的缺陷能，温度等因素。影响电极过程动力学的因素包括电化学与化学反应活化能，极化电流与电势，电极与电解质相电位匹配性，电极材料离子、电子输运特性，参与电化学反应的活性位密度、真实面积，离子扩散距离，电极与电解质浸润程度与接触面积，界面结构与界面副反应，温度等。/pp　　为了理解复杂的电极过程，一般电化学测量要结合稳态和暂态方法，通常包括3个基本步骤，如图1所示。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/a9afc2e6-64ea-4948-82ad-3215bccf8bd5.jpg" title="001.jpg.png" alt="001.jpg.png"//pp　　strong1 电化学测量概述/strong/pp　　1.1测量的基本内容/pp　　电化学测量主要研究电池或电极的电流、电势在稳态和暂态的激励信号下随外界条件变化的规律，测量反映动力学特性的参数。/pp　　1.2测量电池的分类及特点电化学测量一般采用两电极电池或三电极电池，较少使用四电极电池。/pp　　1.2.1两电极电池如图2所示，蓝色虚线框所示是一个典型的两电极电池的测量示意图，其中W表示研究电极，亦称之为工作电极(workingelectrode)，C是辅助电极(auxiliaryelectrode)，亦称之为对电极(counterelectrode)。锂电池的研究中多数为两电极电池，两电极电池测量的电压(voltage)是正极电势(potential)与负极电势之差，无法单独获得其中正极或负极的电势及其电极过程动力学信息。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/42e77e09-6d49-4696-a71d-981ad1f27239.jpg" title="002.jpg.png" alt="002.jpg.png"//pp　　1.2.2三电极电池与电极电势以及极化电流的测量图2是一个三电极电池示意图，W和C分别是工作电极和对电极(同上)，R是参比电极(referenceelectrode)。W和C之间通过极化电流，实现电极的极化。W和R之间通过极小的电流，用于测量工作电极的电势。通过三电极电池，可以专门研究工作电极的电极过程动力学。/pp　　由于在锂离子电池中，正极和负极的电化学响应存在较大差异，近年来通过测量两电极电池电压电流曲线，对曲线进行dQ/dV处理，结合熵的原位测量，也能大致判断电池的电流或电压响应主要是与负极还是与正极反应有关。/pp　　1.3参比电极的特性及门类参比电极的性能直接影响电极电势的准确测量，通常参比电极应具备以下基本特征：①参比电极应为可逆电极 ②不易被极化，以保证电极电势比较标准和恒定 ③具有较好的恢复特性，不发生严重的滞后现象 ④具有较好的稳定性和重现性 ⑤快速暂态测量时，要求参比电极具有较低的电阻，以减少干扰，提高测量系统的稳定性 ⑥不同的溶液体系，采用相同的参比电极的，其测量结果可能存在差异，误差主要来源于溶液体系间的相互污染和液接界电势的差异。/pp　　常用的水溶液体系参比电极有可逆氢电极、甘汞电极、汞-氧化汞电极、汞-硫酸亚汞电极等 常用的非水溶液体系参比电极有银-氯化银电极、Pt电极以及金属锂、钠等电极。此外，也可以用银丝、铂丝做准参比电极，或者采用电化学反应电位稳定的溶解于电解液的二茂铁氧化还原电对。关于准参比电极细节可参考A.J.Bard编著的《ElectrochemicalMethods》。/pp　　1.4研究电极的门类及特性电化学测量中常用的研究电极主要有固体电极、超微电极和单晶电极。一般电化学研究所指的的固体电极主要有Pt电极和碳电极。其中碳电极包括热解石墨、高定向热解石墨(HOPG)、多晶石墨、玻璃化碳、碳纤维等。固体电极在使用时需要对其表面进行特殊处理，以期达到较好的重复性。常规的处理步骤为：①浸泡有机溶剂，除去表面吸附有机物 ②机械抛光，初步获取较高的表面光洁度 ③电化学抛光，除去电极表面氧化层及残留吸附物质 ④溶液净化，保证溶液的纯度，消除溶液中的杂质对测量结果的影响。/pp　　此外，超微电极和单晶电极以其独特的性质，近些年来也得到了较广泛的应用。前者可以快速获得动力学参数，且对待测材料的量要求很低，可以避免黏结剂、导电添加剂的干扰。后者可以精确获得溶剂吸脱附、表面结构、结晶取向等对电极过程动力学的影响。/pp　　在锂离子电池的研究中，固体电极包括含有活性物质的多孔粉末电极、多晶薄膜电极、外延膜薄膜电极、单颗粒微电极以及单晶电极等，多数测量时采用多孔粉末电极。/pp　　1.5电极过程电极过程一般情况下包括下列基本过程或步骤：①电化学反应过程:在电极/溶液界面上得到或失去电子生成反应产物的过程，即电荷转移过程 ②传质过程:反应物向电极表面或内部传递或反应产物自电极内部或表面向溶液中或向电极内部的传递过程(扩散和迁移) ③电极界面处靠近电解液一侧的双电层以及靠近电极内一侧的空间电荷层的充放电过程 ④溶液中离子的电迁移或电子导体、电极内电子的导电过程。/pp　　此外，伴随电化学反应，还有溶剂、阴阳离子、电化学反应产物的吸附/脱附过程，新相生长过程以及其它化学反应等。/pp　　锂离子电池作为一种复杂的电化学体系，其电极过程同样具备上述几个基本步骤。其工作原理如图3所示。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/93c5e038-8fe5-45b8-95cf-7a848c79c7c2.jpg" title="003.jpg.png" alt="003.jpg.png"//pp　　针对不同的电极材料及电极体系，上述基本过程可简化为锂离子电池中离子和电子的传输及存储过程。所涉及的电化学过程有电子、离子在材料的体相、两相界面和(solidelectrolyteinterphase，SEI)的形成等过程。典型的电极过程及动力学参数有：①离子在电解质中的迁移电阻(Rsol) ②离子在电极表面的吸附电阻和电容(Rad，Cad) ③电化学双电层电容(Cdl) ④空间电荷层电容(Csc) ⑤离子在电极电解质界面的传输电阻(Rincorporation) ⑥离子在表面膜中的输运电阻和电容(Rfilm，Cfilm) ⑦电荷转移(Rct) ⑧电解质中离子的扩散电阻(Zdiffusion) ⑨电极中离子的扩散(Zdiffusion)——体相扩散(Rb)和晶粒晶界中的扩散(Rgb) ⑩宿主晶格中外来原子/离子的存储电容(Cchem) 相转变反应电容(Cchem) 电子的输运(Re)。/pp　　上述基本动力学参数涉及不同的电极基本过程，因而具有不同的时间常数。典型的电池中的电极过程及时间常数如图4所示。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/15e1c68c-99dc-4dd3-baf5-27e2c29a2754.jpg" title="004.jpg.png" alt="004.jpg.png"//pp　　1.6电化学极化的类型及其特征1.6.1极化的类型及其特征在施加了外来电场后，电池或电极逐渐偏离平衡电势的状态，称之为极化。在不具有流动相的电池中，存在着3种类型的极化：①电化学极化——与电荷转移过程有关的极化，极化的驱动力是电场梯度 ②浓差极化——与参与电化学反应的反应物和产物的扩散过程有关的极化，极化的驱动力为浓度梯度 ③欧姆极化——与载流子在电池中各相输运有关的极化，驱动力是电场梯度。/pp　　若还存在其它基本电极过程，如匀相或多相化学反应过程，则可能存在化学反应极化。/pp　　极化电势与平衡电势的差值的大小被称之为过电势。/pp　　1.6.2极化的影响因素各类极化的影响因素如下。(1)电化学极化的大小是由电化学反应速率决定的，电化学极化电阻(Rct)的大小与交换电流密度(io)直接相关。受多种因素影响，包括电极电位、电极电位与电解质电化学势差、反应物与产物的活度、参与电化学反应的电极的真实表面积、结晶取向、有序度、表面电导、反应温度、催化剂催化特性、电化学反应的可逆性等。/pp　　电化学极化的电流与电势在一定的电流电压范围内一般符合Tafel关系，log(i)与过电势成正比。/pp　　(2)浓差极化与传质粒子的扩散系数有关。电池中的扩散过程可以发生在电极材料内部，多孔电极的孔隙中，以及电解质相中，参与扩散的可以是多种带电或中性粒子。涉及扩散的粒子流的流量一般符合菲克扩散定律，与扩散系数及浓度梯度有关。由于电池是非均相体系，扩散系数与浓度梯度是空间位置的函数，在电化学反应的过程中，会随时间变化。传质的快慢与传质距离的平方成正比。/pp　　浓差极化过电势hcon与电流i，极限电流il的关系符合对数关系，hcon=RT/nF´ ln[(il-i)/il]。在过电势较小时，hcon=-RTi/nFil。/pp　　(3)欧姆极化的大小是由电池内部涉及到电迁移的各类电阻之和，即欧姆电阻决定的。欧姆极化过电势与极化电流密度成正比。/pp　　strong2 小结与展望/strong/pp　　电化学表征技术在锂离子电池中有着非常广泛的应用，而电化学表征方法也非常之丰富，除了文中介绍的几种方法外，还有诸如 PSCA、CPR、CITT、RPG 等。随着实际应用的需要，新的电化学表征方法，特别是与其它表征技术结合形成的各类原位测量技术，正在迅速发展。/pp　　电极过程动力学研究的目的是获得能反映电极材料本征动力学特性的参数值，例如电荷转移电阻、扩散系数、交换电流密度，膜电阻等，并掌握该参数值随不同充放电深度(嵌脱锂量)以及温度的变化，从而能够理解、模拟、预测各类工况下及充电过程中电池极化电阻、电容的变化规律。而实验室在基础研究时往往采用粉末电极，导致在不同材料之间可靠的比较动力学参数基本不可能非常精确，除非材料的尺寸、粒度分布、表面官能团、导电添加剂、粘接剂、分散度、电极厚度、压实密度、体积容量得到了精确的控制和能实现高度的一致性。/pp　　相对于手工制作的电极，自动化设备制作的电极往往具有较好的一致性，更适合用来研究电极过程动力学。在基础研究时最好采用薄膜电极、微电极或单晶电极。/pp　　对于批量生产的电池，通过比较充放电曲线，分析直流极化电阻、固定频率的交流阻抗，开路电压等，可以获得表观的动力学参数，采用这些参数通过电化学模拟软件，可以将为准确的预测电池各类工况下的荷电态、极化电阻、输出功率，成为电源管理系统软件的核心内容 。/pp　　事实上，锂离子电池涉及的电化学为嵌入电极电化学，有别于传统的电极不发生结构演化，电化学反应主要发生在电极表面的溶液电化学。电化学双电层(EDL)与空间电荷层(SCL)共存，在充放电过程中，离子将穿过 EDL 与 SCL，电荷转移往往发生在电极内部而非表面，电极为混合离子导体，电化学反应伴随着相变和内部传质，这与一般教科书上描述的的电化学反应体系、研究方法、数学模型存在显著差异，需要发展新的理论与实验方法。/pp　　span style="color: rgb(127, 127, 127) "i文章摘自Energy Storage Science and Technology（储能科学与技术），2015,4（1），（凌仕刚，吴娇杨，张舒，高健，王少飞，李泓，中国科学院物理研究所）/i/span/p

p　　strong1 稳态测量/strong/pp　　1.1 稳态过程与稳态系统的特征/pp　　一个电化学系统，如果在某一时间段内，描述电化学系统的参量，如电极电势、电流密度、界面层中的粒子浓度及界面状态等不发生变化或者变化非常微小，则称这种状态为电化学稳态。/pp　　稳态不等同于平衡态，平衡态是稳态的一个特例。同时，绝对的稳态是不存在的，稳态和暂态也是相对的。稳态和暂态的分界线在于某一时间段内电化学系统中各参量的变化是否显著。/pp　　1.2 稳态极化曲线的测量方法/pp　　稳态极化曲线的测量按照控制的自变量可分为控制电流法和控制电势法。/pp　　控制电流法亦称之为恒电流法，恒定施加电流测量相应电势。控制电势法亦称之为恒电位法，控制研究电极的电势测量响应电流。/pp　　本质上恒电流法和恒电势法在极化曲线的测量方面具有相同的功能，如果电化学体系中存在电流极大值时选择恒电势法，存在电势极大值时选择恒电流法。/pp　　1.3 稳态测量方法的应用/pp　　稳态极化曲线是研究电极过程动力学最基本的方法，在电化学基础研究方面有着广泛的应用。可根据极化曲线判断反应的机理和控制步骤 可以测量体系可能发生的电极反应的最大反应速率 可以测量电化学过程中的动力学参数，如交换电流密度、传递系数、标准速率常数和扩散系数等 可以测定Tafel 斜率，推算反应级数，进而获取反应进程信息 此外，还可以利用极化曲线研究多步骤的复杂反应，研究吸附和表面覆盖等过程。/pp　　strong2 暂态测量/strong/pp　　2.1 暂态过程与暂态系统的特征/pp　　暂态是相对稳态而言的，随着电极极化条件的改变，电极会从一个稳态向另一个稳态转变，在此期间所经历的不稳定的、电化学参量显著变化的过程称之为暂态过程。/pp　　暂态过程具有如下基本特征：①存在暂态电流——该电流由双电层充电电流和电化学反应电流组成，前者又称之为非法拉第电流或电容电流，后者常常称之为法拉第电流 ②界面处存在反应物与产物粒子的浓度梯度——即电极/溶液界面处反应物与产物的粒子浓度，如前所述，不仅是空间位置的函数，同时也是时间的函数。/pp　　2.2 暂态过程中的等效电路分析及其简化/pp　　由于暂态过程中的各参量是随时间变化的，与稳态过程比较，更为复杂。为便于分析和讨论，将各电极过程以电路元件组成的等效电路的形式来描述电极过程，等效电路施加电流后的电压响应，应与电极过程的电流电压响应一致。典型的两电极测量体系等效电路如图 5 所示。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/a705964b-ec79-49be-86a2-0967442f14c9.jpg" title="5.jpg" alt="5.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 5 两电极体系电解池的等效电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.5 Equivalent circuit of two electrode system/span/pp　　图 5 中，A 和 B 分别代表研究电极和辅助电极(两电极体系)，R A 和 R B 分别表示研究电极和辅助电极的欧姆电阻，C AB 表示两电极之间的电容，R u表示两电极之间的溶液电阻，C d 和 C d ' 分别表示研究电极和辅助电极的界面双电层电容，Z r 和 Z r ' 分别表示研究电极和辅助电极的法拉第阻抗。/pp　　若 A、B 均为金属电极，则 R A 和 R B 很小，可忽略 由于两电极之间的距离远大于界面双电层的厚度，故 C AB 比双电层电容 C d 和 C d ' 小得多，当溶液电阻 R u 不是很大时，由 C AB 带来的容抗远大于 R u ，故C AB 支路相当于断路，可忽略 此外，若辅助电极面积远大于研究电极面积，则 C d ' 远大于 C d ，此时，C d ' 容抗很小，相当于短路，故等效电路(图 5)最终可简化为如图 6 所示。这相当于在电池中一个电极的电阻很小时的情况，如采用金属锂负极的两电极电池。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/29358b29-15c6-41d9-a13a-a6df8af6f153.jpg" title="6.jpg" alt="6.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 6 两电极体系电解池的简化电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.6 Simplified circuit of two electrode system/span/pp　　由于电极过程的多步骤和复杂性，不同速率控制步骤下，电极体系的等效电路不尽相同，有时可以进一步简化，常见的有如下三种情形。/pp　　(1)传荷过程控制下的等效电路/pp　　暂态过程中由于暂态电流的作用使得电极溶液界面处存在双电层充电电流，该双电层类似于平行板电容器，可用 C d 表示，相应的充电电流的大小用i c 来表示。此外，界面处还存在着电荷的传递过程，电荷的传递过程可用法拉第电流来描述，由于电荷传递过程的迟缓性，导致法拉第电流引起了电化学极化过电势，该电流-电势的关系类似于纯电阻上的电流-电势关系，因而电荷传递过程可以等效为一个纯电阻响应，用 R ct 表示。由于传荷电阻两端的电压是通过双电层荷电状态的改变而建立起来的，因而，一般认为 R ct 与 C d 在电路中应属于并联关系，传荷过程控制下的简化等效电路如图 7 所示。需要指出的是，这一简化模型基于传统电化学体系，锂离子电池中，电极在多数状态下。大量电荷存储在电极内，造成电容效应，可以称之为化学电容 C chem ，与C dl 应该是串联关系。在实验上与 R ct 并联显示在阻抗谱半圆上的到底应该是电双层电容还是化学电容还是两种电容之和取决于哪一个电容值更低。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/4da71da6-e74d-48c7-baa1-c8b81d1d0072.jpg" title="7.jpg" alt="7.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 7 传荷过程控制下的界面等效电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.7 Equivalent circuit of interface under the conditionof charge transfer/span/pp　　(2)浓差极化不可忽略时的等效电路/pp　　暂态过程中，对于惰性电极，由于电极/溶液界面处存在暂态电流，因此开始有电化学反应的发生，界面处不断发生反应物消耗和产物积累，开始出现反应物产物浓度差。随着反应的进行，浓度差不断增大，扩散传质过程进入对流区，电极进入稳态扩散过程，建立起稳定的浓差极化过电势，由于浓差极化过电势滞后于电流，因此电流-电势之间的关系类似于一个电容响应。可以用一个纯电阻 R w 串联电容 C w 表示。该串联电路可用半无限扩散模型来模拟，如图 8 所示。这种情况在电池中也会经常出现。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/963f9efd-7c04-4fb1-853d-a76ccf60a7c3.jpg" title="8.jpg" alt="8.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 8 半无限扩散阻抗等效电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.8 Impedance equivalent circuit of semi-infinitidiffusion/span/pp　　上述 R w 和 C w 的串联结构可用一个复数阻抗 Z w来表示，Z w 可理解为半无限扩散阻抗。由于扩散传质过程和电荷传递过程同时进行，因而两者具有相同的电化学速率，在电路中应属于串联关系。一般在阻抗谱上表现为 45 o 的斜线。在锂离子电池中，取决于电极材料颗粒尺寸的大小和孔隙率的大小，锂离子在电极材料内部的扩散或者在电极层颗粒之间的孔隙或者含孔颗粒内电解质相的扩散成为控制步骤。由于存在边界条件约束，往往显示出有限边界条件下的扩散。在浓差极化不可忽略的情形下，可以如图 9 所示。有限边界条件下扩散的等效电路元件只是将 Z w 换为相应的等效电路扩散元件。/pp　　(3)溶液电阻不可忽略时的界面等效电路/pp　　当溶液电阻不可忽略时，由于极化电流同时流经界面和溶液，因而溶液电阻与界面电阻应属于串联关系，典型的浓差极化不可忽略、溶液电阻不可忽略时的等效电路如图 10 所示。在锂离子电池中，由于是多孔粉末电极，有时电极的欧姆电阻也不可忽略，与电解质电阻是串联关系，一般合并在一项中。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/0ae51846-5fa6-44f0-a26d-d5dd6b3603ba.jpg" title="9.jpg" alt="9.jpg"//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 9 浓差极化不可忽略时的界面等效电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.9 Equivalent circuit of interface under the conditionof concentration polarization/span/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/ac8e06da-7dd5-42e8-a1de-5cbca2510e05.jpg" title="10.jpg" alt="10.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "/spanbr//pp style="text-align: center "　　span style="color: rgb(0, 176, 240) "图 10 包含 4 个电极基本过程的等效电路/span/pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "　　Fig.10 Equivalent circuit including four basic electrodeprocess/span/pp　　2.3 暂态测量方法的分类及其特点/pp　　暂态过程测量方法按照自变量的控制方式可分为控制电流法和控制电势法 按照自变量的给定方式可分为阶跃法、方波法、线性扫描法和交流阻抗法。用暂态测量能比稳态测量给出更多的电化学参量信息。一般来说，暂态测量法具有如下特点：①暂态法可以同时测量双电层电容 C d 和溶液电阻 R u ②暂态法能够测量电荷传递电阻 R ct 。因此，能够间接测量电化学过程中标准速率常数和交换电流的大小 ③暂态法可研究快速电化学反应，通过缩短极化时间，如以旋转圆盘电极代替普通电极，并加快旋转速度，可以降低浓差极化的影响，当测量时间小于 10 ?5 s 时，暂态电流密度可高达 10 A/cm 2 ④暂态法可用于研究表面快速变化的体系，而在稳态过程中，由于反应产物会不断积累，电极表面在反应时不断受到破坏，因而类似于电沉积和阳极溶解过程，很难用稳态法进行测量 ⑤暂态法有利于研究电极表面的吸脱附结构和电极的界面结构，由于暂态测量的时间非常短，液相中的杂质粒子来不及扩散到电极表面，因而暂态法可用于研究电极反应的中间产物和复杂的电极过程。/pp　　以上两小节介绍的内容主要适用于传统的电化学体系，氧化还原反应发生在电极表面，电极为惰性电极，电解质为稀浓度电解质，更详细准确的描述参见电化学的教科书。锂电池与传统电化学测量体系显著不同之处是氧化还原反应发生在电极内部而非电极表面，离子的扩散、电荷转移，相变可以发生在电极内部。锂电池的电极一般是非均相多孔粉末电极，孔隙之中存在着电解液，电解液中离子的浓度达到 1 mol/L 甚至更高， 这些不同导致获得可靠的锂离子电池电极过程动力学参数非常困难。而锂空气电池的研究涉及到多种中间产物的分析，圆盘电极和环盘电极等暂态测量被广泛应用。/ppspan style="color: rgb(127, 127, 127) "i　　文章摘自Energy Storage Science and Technology（储能科学与技术），2015,4（1），（凌仕刚，吴娇杨，张舒，高健，王少飞，李泓，中国科学院物理研究所）/i/span/p

随着科技的飞速发展，电池已经成为我们日常生活中不可或缺的能量储存好帮手！从我们的便携式电子设备，到那些酷炫的电动交通工具，都要靠电池的支持才能动起来。没错，电池可是真正的能量源头呢！然而，要说到电池的性能和稳定性，可真得多亏了电解液，它是电池的核心组件之一！电解液主要由溶剂、导电盐和添加剂组成。溶剂通常是有机溶剂，例如碳酸酯、碳酸酰、醚类等，导电盐则是决定电池电导率的关键因素。添加剂的加入可以调节电解液的性质，如粘度、化学稳定性等，以提高电池的性能。有了优秀的电解液，电池的表现就会更稳定、更强劲。这样一来，我们的电子设备就能续航更久，电动交通工具也能跑得更远。所以说，不管是充电还是输出电能，电解液功不可没啊！然而，电解液的透射性质有时候可能会遇到一些问题哦！比如，如果电解液的透明性不够好，光线就可能被挡住，影响电池内部的能量传输效率，让电池性能变差。另外，电解液对特定波长的光线吸收过多，可能引起化学反应，导致电池不稳定。而且，电解液中溶质的浓度变化也会影响光线透射的特性。那么，我们要如何解决这个透射相关的问题呢？这就需要依靠Ci7x00系列的Ci7800台式分光色差仪与Ci7860精密色差仪来帮忙！这两款仪器可谓是我们的得力助手！Ci7800台式分光色差仪，可以简单快速地测量电解液的透射率，看看它有没有足够的透明性，保证光线能顺利穿过，让电池能高效传导能量。Ci7800色彩色差仪支持多达5个反射孔径和4个透射孔径，可通过不同位置的端口来测量各种样品的色彩与外观。这项功能使得它在许多领域中都得到了广泛应用。此外，Ci7800还支持多达3个UV滤光镜来控制纺织品、塑料、油漆、涂料和纸张中的荧光增白剂。设备内置数码相机具有预览和主动目标定位功能，可保证测量区域的准确定位，并能捕获图像以备日后检索。同时，它还能检测样品上的污点、划痕或缺陷，并提供随附的测量数据以备审计，为质量控制提供了有效支持。如果我们想要更深入的了解电解液的光学特性，这时候Ci7860精密色差仪就派上用场了！它不仅可以测量透射率，还能给我们提供更多数据，包括吸收特性和反射率等等。这样一来，我们就能全方位地了解电解液的性质，发现其中的问题，进而针对性地优化电解液的配方。Ci7860精密色差仪广泛应用于多个工业领域，包括纸张、纺织物、塑料、颜料、汽车以及屏幕色彩校正等。它为这些行业提供了可靠的色彩测量和管理解决方案，帮助企业提高产品质量，降低生产成本，增强市场竞争力。有了这两款色差仪，我们可以轻松解决电解液透射相关的问题！通过优化电解液的性能，我们就能让电池表现得更稳定、更强劲，让我们的电子设备续航更久，电动交通工具跑得更远，让我们的生活更便利、更美好。同时，这些仪器的应用也推动着科技的不断发展，让能源领域取得了更大的进步。随着技术的不断创新和仪器的不断完善，相信电池的未来会变得更加出色！“爱色丽彩通”是丹纳赫公司旗下的品牌，总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球领先的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。

小至手机和运动手环，大至各种电动汽车，锂离子电池都是其中的关键能源供给装置。锂离子电池重量轻，能量密度大，循环使用寿命长，且不会对环境造成污染。对于锂离子电池来说，电容量是衡量电池性能的重要指标之一。锂离子电池电极的材料主要有铝（正电极）和铜（负电极）。在充电和放电期间，电子转移发生在集流体和活性材料之间。当集流体和电极表面之间的活性材料电阻过大时，电子转移的效率降低，电容量就会减少。若集流体的金属箔的表面粗糙度过大，则会增加集流体和电极表面之间的活性材料电阻，并降低整体电容量。 集流体（左图：铝 右图：铜）如何进行锂电池负极集流体的铜箔粗糙度测定呢？ 奥林巴斯提供非接触式表面粗糙度测量的解决方案： Olympus LEXT 3D激光扫描显微镜 奥林巴斯 OLS5000 激光共焦显微镜使用奥林巴斯 OLS5000 激光共焦显微镜，能够通过非接触、非破坏的观察方式轻松实现3D 观察和测量。仅需按下“Start（开始）”按钮，用户就能在亚微米级进行精细的形貌测量。 锂电池负极集流体的铜箔粗糙度测定使用奥林巴斯 OLS5000 显微镜测量粗糙度时，用户会得到以下三种类型的信息：粗糙度数据，激光显微镜3D彩色图像和高度信息以及光学显微镜真实彩色图像。这让使用人直观的看到粗糙度数据。同时，使用人可以从数据中了解集流体表面的状态。通过观察这些图像，也可以观察到实际的表面形貌。产品优点与特点 非接触式：与接触式粗糙度仪不同，非接触式测量可确保在测量过程中不会损坏易损的铜箔。这有助于防止由于样品损坏而导致的数据错误。专用物镜：LEXT OLS5000使用专用的物镜，因此您可以获得在视场中心和周围区域均准确的数据。平面数据拼接：数据可以水平拼接，从而可以在大区域上采集数据。由于拼接区域的数据也非常准确，因此与传统的测量方法相比，可以更高的精度获取电池集流体的粗糙度数据。超长工作距离：载物台水平范围为300 mm×300 mm使您可以测量较大的样品，例如汽车电池中的集流体，也不需要制备样品就可以在显微镜下观察。OLS5000显微镜的扩展架可容纳高达210毫米的样品，而超长工作距离物镜能够测量深度达到25毫米的凹坑。在进行这两种测量时，您只需将样品放在载物台上即可。

大型动力电池的电化学测量方法技术讲座--EIS（电化学交流阻抗测试）应用-- 电化学交流阻抗测试(EIS)、是把电池内部的化学反应置换为电气特性的等效电路，进行详细解析的唯一方法。在很早以前，此方法就应用于基础电化学、金属腐蚀、蓄电池、燃料电池等的测试。 其具有通过扫频的方式可以分离时间常数的特点，如果应用于电池测试，可以在不破坏复杂的电池内部状态的情况下，对电池进行解析，这是在充放电测试中无法达到的。在高性能电池研发技术处于领先地位的日本，EIS测试在电动汽车用大型电池的评价测试领域也已经广泛普及。而在目前的中国大部分企业偏重于实际生产，忽略了基础研发，基本上没有进行大型电池的EIS测试。 本次讲座，以已经进行着大型电池的研发或者将来有意进行大型电池研发的技术人员为对象，结合我公司测试设备的演示，以简单易懂的方式讲解EIS测试的基本原理以及在大型动力电池领域上的应用。■主讲人：佐佐木 浩人 （尖端应用测量部 部长）■现场翻译：郑海林■内容：　交流阻抗与直流电阻的区别　EIS的测试原理、设备选型、测试注意事项　EIS测试事例简介　大型动力电池上的应用和现场演示　大型动力电池测试的注意事项、误差因素　问题的解决方法：介绍我公司的解决方案 ※采用模拟和现场演示的方法进行说明。 ※讲座结束后，举办交流晚餐■时间：2011年12月22日（星期四）13:30-16:30■地点：上海市内酒店会议室（另行通知）■参加人数：30人■参加费：免费（需要事先登记报名）■登记报名：　使用E-mail登记　请写清楚所在公司、部门、姓名、电话、邮箱地址，　并注明"报名参加大型动力电池的电气化学测试方法应用技术讲座"，　发邮件至bfc@toyochina.com.cn 　※讲座内容可能部分发生变化。 　※由于参会人数有要求，超过定员将停止接受报名，请您尽早登记报名。 　※我们可能拒绝同行业的竞争对手以及与此相关的人员参会。■咨询　东扬精测系统（上海）有限公司 尖端应用测量部 郑海林、沈利　TEL: 021-6380-9633 Email: bfc@toyochina.com.cn　URL: http://www.toyochina.com.cn

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..

可靠的在线硫酸浓度测量可以确保化学反应过程的质量和蓄电池中的最终 H2SO4浓度。另外还可以缩短加注站转产期间的停机时间。 铅酸蓄电池是最早、最成熟的可充电电池。由于价格低、功率质量比相对较大，因此尽管能量重量比非常小，但它主要用作汽车起动、照明和点火 (SLI) 电池。蓄电池生产中的硫酸在铅酸蓄电池的生产过程中，需要用到不同的浓度。硫酸浓度不仅取决于生产步骤，还取决于蓄电池的类型和尺寸。铅酸蓄电池的主要成分是由铅制成的阳极、由二氧化铅制成的阴极和作为电解质的稀硫酸 (H2SO4)。化学反应需要硫酸的第一个生产步骤是极板化成。化学反应过程中会在正极板上形成α和β PbO2。α和β PbO2之间的比率直接影响蓄电池的电流效率。在化学反应过程中，H2SO4浓度是实现正确比率的一个重要参数。槽化完成后，会组装蓄电池，加注正确浓度的硫酸，并进行充电。电池内化学反应后，会更换电解质（二次进料法）或调节硫酸（一次进料法）。在加注和储能结束时，硫酸浓度和电解质水平必须符合规定的浓度。应用解决方案 硫酸浓度测量在硫酸溶液中，密度测量非常适合测定高达90%的H2SO4浓度。在铅酸蓄电池生产中，0%至55% (1.4453 g/cm³ @ 20°C) 的浓度范围很重要，密度与硫酸浓度具有陡峭且几乎呈线性的相关性。密度值与H2SO4溶液浓度之间的关系稀释来料的硫酸高浓度硫酸 (98%) 主要通过卡车运输到生产现场。现场将浓缩的H2SO4稀释至所需的不同浓度。硫酸在稀释过程中会放出大量的热量，需要进行冷却。因此，硫酸的温度在稀释过程中变化很快。由于接液部件由玻璃制成，安东帕的高精度在线密度传感器L-Dens 3300 GLS版本可以轻松跟踪这些变化。所有塑料涂层传感器都是热惰性传感器，无法跟踪快速温度变化（例如大多数电导传感器）。硫酸稀释系统加注站在加注站稀释中小型工厂用罐中储存各种所需浓度的硫酸。大型工厂可以进行两阶段稀释过程。第一步是稀释并储存中等浓度的H2SO4，第二步是在加注站进行最终稀释（如上图所示 ）。产品转换，即推出新类型或尺寸的蓄电池，可能引起加注站的浓度变化。如果仅由实验室浓度测量提供支持，则调整灌装罐的浓度可能需要长达40分钟。安东帕的在线密度传感器L-Dens 3300 可以协助实现自动控制浓度变化，从而将停机时间缩短到手动控制变化所需时间的一小部分。槽化成 在化学反应过程中，电解质的浓度将会增加。硫酸浓度测量和调节是实现高质量恒定化学反应过程的关键所在。循环方法会在化学反应期间测量和调节硫酸浓度应用优势 L-Dens 3300 GLS版本是一款非常紧凑的在线密度传感器，其接液部件由玻璃制成。它包括集成控制器和配备用户界面和电容式按键的高品质显示屏。优点：优化化学反应过程大幅缩短灌装线转产期间的停机时间确保加注过程的质量 测量温度/精度：安东帕硫酸在线密度传感器传感器：高度精确包括自动温度补偿易于操作且免维护适用于H2SO4 应用的其他安东帕解决方案硫酸生产测量 0% 至 110% 之间的 H2SO4 酸洗液监测

传统锂电池内的气体释放通常是由高度电解的阴极分解和SEI的形成和分解引起，对电池安全构成极大威胁，会导致电池膨胀、变形、热失控等安全危害。由于固态电池采用固态电解质取代了传统的液态电解质，在消除传统锂电池的安全焦虑方面，人们对固体电池有很高的期望。 那么是不是固态锂电池就不会有内部产气和压力升高的顾虑了呢？ 德国卡尔斯鲁厄理工学院的Timo Bartsch等人研究了一种基于β-Li3PS4固体电解质和富镍层状氧化物阴极的典型全固态电池的产气行为。研究显示，在45°C时，Li/Li+在4.5 V以上电位时检测到明显的氧气和二氧化碳产气。 中科院物理所聂凯会等人对PEO基固态电池体系，结合实验和计算系统地研究了其在高电压状态下的产气行为，发现了尽管PEO基聚合物电解质的电化学窗口只有3.8V，但是单纯PEO电解质直到负载电压达到4.5V时才开始出现明显的产气分解的行为。 以上研究说明固态电池同样存在电池内部产气并产生内部压力的问题， 因此对固态电池的产气行为和内压研究同样重要。 电弛的解决方案2023年，武汉电弛新能源有限公司研发团队经过技术攻关，成功推出了DC IPT原位气体内压测定仪，为锂电池测试提供了全新的解决方案。该产品方案得到了行业内先进企业的认可，其具有以下优点： （1）直接穿刺，精准测量大道至简，摒弃“间接法”测量方式，采用类似于外科穿刺方式，直接对锂电池内部气体及压力进行取样和测量。通过锂电池穿刺取样这种直接测量方法，可以快速获取真实、准确的数据，从而极大地提升检测质量效率。这种直接测量方法的实现原理是，利用专门设计的密封穿刺装置在电池表面制造一个局部密封的小孔，然后将电池内部气体导出到测量探头，直接测量电池内部的压力或进行进一步的气体成分分析。这种测量方式不仅可以避免系统漏气而产生的误差，还可以实现对不同类型锂电池（如软包电池、方形电池、圆柱电池等）的快速取样。 （2）气体采样，兼容并包“间接法”测量的另一大弊端在于其兼容性。由于这种方法只能针对特定类型的锂电池进行测量，这无疑增加了测试成本和时间。为了解决这一问题，我们开发了一种全新的锂电池气体采样接口，该接口具有广泛的兼容性，可以同时测量不同类型的锂电池，包括软包电池、方形电池和圆柱电池等。这一创新性接口的设计与开发基于我们对电池内部气压监测的深入理解和多年的专业经验。通过这种新型气体采样接口，我们可以快速、准确地获取各种类型锂电池的气体内压数据，从而更好地评估其安全性能。这种兼容并包的测量方式不仅提高了测试效率，也降低了测试成本和风险。①　兼容性强：DC IPT创新性地引入了“锂电池气体采样接口（GSP）”这一技术，类似于广泛使用的Type-C接口，实现了不同品牌和类型电池测试的兼容性和互换性。DC IPT锂电池气体采样接口（GSP）打破了传统测量方法的局限性和弊端，可同时进行软包电池、方形电池、圆柱电池的测试，无需因不同类型的电池更换不同的测量设备或方法。②　高效便捷：用户无需在不同的测量设备之间切换或等待适配，提高了测试效率，降低了时间和人力成本。③　数据准确：采用先进的测量技术和算法分析，确保数据的准确性和可靠性。④　高重复性：由于采用了标准化的接口设计和测量流程，保证了测量结果的可重复性和一致性，有利于结果的比较和分析。 （3）网络接口，云端数据数据也是生产力，高效率的信息传递可以提升企业测试效率，对每块电池的质量状态做出快速预判。为了满足这一需求，DC IPT预设网络接口，实现了数据联云上网，以及与其他测试设备或系统进行数据交互和共享。这使得企业可以构建一个完整的电池测试和管理系统，实现对电池测试数据的全面管理和分析。用户可以跨平台（PC 、手机、Pad等）访问每块电池的气体内压测试数据，掌握质量情况。 （4）多通道定制，高通量测试在电池测试中，通道数量是衡量设备测试能力的重要指标之一。单台设备的通道数量越高，可承载的测试容量就越大，高通道带来的经济优势，不言而喻。DC IPT标准款为8通道设计，可以大大提高测试效率，降低测试时间和成本。也可以根据客户需求，定制设计更多通道提高测试通量，使得设备可以适应多种测试场景和需求，具有更强的灵活性和可扩展性。无论是大型企业还是研究机构，都可以根据自身的测试需求和规模，选择适合的通道数量和配置。此外，DC IPT的多通道设计还具有优秀的稳定性和可靠性。每个通道都采用了独立的测量电路，确保了测试的准确性和一致性。 参考文献Increasing Poly(ethylene oxide) Stability to 4.5V by Surface Coating of the Cathode. DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02739Gas Evolution in All-Solid-State Battery Cells. DOI: 10.1021/acsenergylett.8b01457

锂离子电池在首次充电过程中，电解液与负极材料发生反应在表面形成固体电解质界面膜（SEI，Solid Electrolyte Interface），并伴随产气，如氢气、二氧化碳、甲烷等。该过程属于正常产气，被称为化成阶段。当锂电池在过充放电过程时，也会异常产气，导致电池形变、封装破损、内部接触不良，从而引起安全事故。因此，准确掌握电池的产气量大小、深入了解产气规律，有助于优化电池材料体系和电解液，对电池制作工艺优化至关重要。以往，对于从软包锂电池中提取气体样本一直是一项具有挑战性的工作。传统的方法是用一根锋利的针穿透软包电池，这样可以一次性测量气体，但在此过程中会破坏软包电池。而且，这种方法不适合与多种时间、不同电压或充电状态（SoC）相关的测量，也不允许连续监测电池内部的产气过程。因此，该传统方法存在的问题是测试具有破坏性，不能用于非侵入和重复气体取样。它也没有提供一种从软包电池中提取永久性气体而不损坏它的方法。为了克服这些限制，德国明斯特大学（University of Münster）的Jan-Patrick组于2020年引入了一种气体采样端口（GSP，Gas Sampling Port）用于从锂离子软包电池中原位采集产气（DOI 10.1149/1945-7111/ab8409）。GSP是一种基于聚丙烯(PP)的套管系统，它被热封到袋箔的内层。它允许非破坏性和重复气体采样，而不会显着影响袋状电池的电化学性能。通过引入GSP，研究人员能够对软包电池内形成的气体进行原位分析。这使他们能够在不损害电池完整性的情况下研究气体的产量和组成。关于产气量的测定，作者仍然采用的是传统的“阿基米德法”。这种方法的基本原理是将软包电池悬挂于流体中，如MilliQ水中。由于软包电池受到的液体浮力会对小型薄膜测压传感器施加一个力，则传感器中应变片的变形会导致电阻变化形成电信号，然后再转化为力数据。通过阿基米德浮力公式，其产生的浮力与同体积排开的液体的重量相等，即可换算出软包电池的产气量。但此方法为间接计算产气量，操作装置较为复杂、误差较大、精度不足、重复性不足。且此方法仅能用于软包电池的产气量测量，不具有兼容方形电池、圆柱电池的广泛性。GPT-Li原位锂电池产气量测定仪采用GMC（Gas Metering Cell）超微量气体流量测量专利技术，其原理为直接将锂电池产气引入GMC测量模块，当气体流过特殊设计的流道中的惰性液体时，会产生均匀的气泡并计数累计产气量。该技术的直接测量精度可达约30 μL，且支持连续或非连续气流的测量。将该技术结合不同的接口，可实时在线连续原位监测软包、方形、圆柱等各种类型电池的产气行为，并得到如产气量、产气速率等数据。同时，GMC测量模块可直接与GC、DEMS等气体组分分析设备串联，用于进一步的气体组分分析。相较于传统的排水法（基于阿基米德浮力定律）、集气法（基于理想气体状态方程），GPT-Li可实现直接动态监测气体的微量体积变化并与气体成分分析设备进行联动分析，有助于锂电池材料研发和电芯产气机理的分析研究。

【重点摘要】由国家可再生能源实验室(NREL)的研究团队发表如何从校准实验室的角度来衡量钙钛矿基单片多接面太阳能电池的性能。对钙钛矿多接面太阳能电池进行精确的标准测试条件（STC）测量至关重要，但具有挑战性。提出了优化的测量方法，能够实现精确的性能特征化。标准化、与生产相关的量化协议持续进步是实现商业可行性的关键。【研究背景】钙钛矿多接面太阳能电池（PVSK MJs）在与硅能源电池结合时已经取得了显著的功率转换效率提升，效率超过30％。这些高效率是在标准测试条件（STC）下报告的，以便进行比较。准确的多接面太阳能电池在STC下的性能测量至关重要，但比单接面器件更加复杂，需要进行光谱模拟并限制每个子电池。需要谨慎的方法，因为快捷方式可能导致误导性的效率评级。【研究结果】提出的钙钛矿多接面太阳能电池的优化测量方法能够在标准测试条件下准确地表征电流-电压曲线和效率评级。通过调整模拟光谱和平衡每个子电池的电流，可以避免与快捷方法相比的误导性能评级。正在开发的高通量测量程序展示了减少测试时间一个数量级而不影响准确性。进一步改进加速测试协议并在研究团队间标准化方法可以促进持续的效率提升。在标准条件下准确评估效率仍然对评估新型多接面结构中的损失机制至关重要。【研究方法】准确测量PVSK MJ性能需要具有光谱可调的太阳模拟器来调节照射在器件上的光谱。测量过程包括确定每个子电池的光谱响应，调整模拟器光谱以实现电流匹配，并在STC下测量IV曲线和功率输出。讨论了在无法使用光谱模拟器时的常见错误和准确性评估方法。【结论】准确的标准测试条件（STC）下的钙钛矿基多接面太阳能电池测量需要具有光谱可调的太阳模拟器。优化的定量方法包括确定每个子电池的光谱响应，调整模拟器光谱以实现电流匹配，并在STC下精确测量功率输出。随着钙钛矿子电池的串联太阳能电池快速发展，防止误导性效率评级的需求使准确的标准测试量化变得更加迫切。最近更新的IEC 60904-1-1要求对于多接面测量中使用的模拟器提出了严格的规范，包括可调输出光谱范围为300-1700nm，符合AM1.5G标准，平均光谱不匹配率低于6％（A++等级）。这种最先进的设备克服了以往双源系统的可靠性问题。Enlitech的SS-PST利用创新的单氙弧灯基础的光谱控制，独特地满足这些新一代标准。Enlitech SS-PST在400-1100nm波长范围内的光谱偏差为11.2％，在300-1200nm范围内为13.1％。300-1700nm的输出光谱可以满足AM1.5G光谱的要求，平均光谱不匹配率低于6％（IEC 60904-9：2020）。输出光谱可调。校准设施采用这些先进工具有望有助于保持使用校准设备的各组报告性能值之间的一致性。朝着负担得起且标准化的定量技术取得进展是促进高效率多接面概念转化为具有商业竞争力的光伏产品的重要基础。可靠的准确测量消除了最终制造规模扩大和部署具有超越传统技术效率潜力的钙钛矿串联结构的障碍。Figure S1.左图：随着钙钛矿/Si串联电池顶部钙钛矿结构的辐照变化，VMPP、IMPP和ISC的变化。右图：二接面电池的示意IV曲线及其组成部分结构，其中顶部结构限制了电流。图S2. 左图：双结钙钛矿/钙钛矿电池的光电流-电压曲线。右图：顶部钙钛矿结构的辐照变化与双结钙钛矿/钙钛矿串联电池的VMPP、IMPP和ISC的关系。

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？

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

燃料电池（Fuel Cell）市场前景 为缓解世界性能源危机的加剧，减少传统能源对环境造成的污染；有序推进碳中和的各项任务目标，不断深化能源结构优化，提高能源开发整体效益成为摆在我国科研工作人员及新能源产业开发从业者面前的重要课题。 燃料电池（Fuel Cell）是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。 燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术[1]。 作为一种新的高能量密度、高能量转化率、环保型的电源装置受到全世界的广泛关注，并具有广阔的应用前景。 一、质子交换膜燃料电池目前，燃料电池主要被分为六类[2]。碱性燃料电池(AFC，Alkaline Fuel Cell)、磷酸盐燃料电池(PAFC，Phosphorous Acid Fuel)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC，Molten Carbonate Fuel Cell)、固体氧化物燃料电池(SOFC，Solid Oxide Fuel Cell)、质子交换膜燃料电池(PEMFC，Proton Exchange Membrane Fuel Cell)和直接甲醇燃料电池(DMFC，Direct Methanol Fuel Cell)。采用聚合物质子交换膜作电解质的PEMFC，与其它几种类型燃料电池相比，具有工作温度低、启动速度快、模块式安装和操作方便等优点，被认为是电动车、潜艇、各种可移动电源、供电电网和固定电源等的最佳替代电源[3]。如图1所示，膜电极（membrance-electrode assembly, MEA）是由质子交换膜、催化层与扩散层 3 个部分组成，是质子交换膜燃料电池 (PEMFC)电化学反应的主要场所，也是决定质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的成本、性能和耐久性的核心关键部件。 二、质子交换膜燃料电池的催化剂浆料分析 催化剂浆料涂布是膜电极生产的关键步骤之一，要求催化层涂敷均匀，同时尽量减少铂含量以降低成本，因此必须对浆料进行严格的质量控制。 催化剂浆料的颗粒粒度和分散性能会影响浆料粘度、聚合物电解质的分布和形态、催化剂的利用率、催化剂和聚合物电解质的相互作用以及催化层的均匀性和连续性等重要参数，最终影响膜电极的电化学性能[4]。 如图 2 所示，常见的活性催化剂为铂基纳米颗粒，最佳粒度范围为 2～5nm，但这些纳米颗粒不是独立存在的，而是分散在碳载体颗粒上。单个碳载体颗粒的粒度范围为 20～40nm，在浆料中碳载体通常以团聚体的形式存在，粒度在亚微米至微米范围。聚合物电解质分散成不同形态（棒状或线团）、粒度在 70 nm～2.5 µm 之间的团聚体，与碳载催化剂混合形成催化剂浆料。催化剂和聚合物电解质分散在特定的溶剂中，需要控制团聚物的粒度，优化催化剂和电解质导体团聚物的相互作用。 对于聚合物电解质团聚体，粒度在200～400 nm范围有利于提高氢气/空气的反应性能。碳载体催化剂会出现未充分分散或过度分散的情况[5]。 在未充分分散时，碳载体是高度团聚的；离子交联聚合物只覆盖在团聚物外部，内部的铂催化剂无法与电解质充分接触，因此利用率不高。 过度分散时，团聚物破裂，铂催化剂颗粒与碳载体分离，影响其在氧化还原反应中的活性。 理想的分散状态是形成由碳载体催化剂组成的小团聚体，电解质聚合物在这些团聚体上均匀分布，能够提高催化剂的利用率[6]。 粒度是催化剂浆料的关键性指标，但浆料由不同尺度的颗粒混合物组成，要准确测量浆料的粒度有一定的难度，目前还没有一种技术可以全面表征所有颗粒的粒度。 X 射线衍射 (XRD)、激光衍射 (LD) 和动态光散射 (DLS) 是三种常用的材料表征技术，用于表征不同尺度的颗粒，结合三种技术能够全面表征催化剂浆料中的颗粒特性。 三、马尔文帕纳科解决方案 —— X 射线衍射技术X 射线衍射 (XRD) 通常用于确定小于 100 nm 的纳米晶粒尺寸。快速测量单个衍射峰（1～3 分钟），足以利用峰宽的 Scherrer 分析来计算晶粒尺寸。另外，如果测量多个衍射峰（20 分钟以上），则可采用全谱拟合技术，更精确地计算晶粒尺寸和点阵参数。图 3 显示了使用 Aeris 台式 X 射线衍射仪收集的 X 射线衍射数据，样品是分散在三种不同碳载体颗粒上的催化 Pt 粉末。 如表 1 所示，分散在 Ketjenblack EC-300J 碳黑上的 Pt 的平均晶粒尺寸比分散在 Vulcan XC72 碳或 Vulcan XC72R 碳上的 Pt 略小。晶粒尺寸的变化会改变催化活性和耐用性。全谱拟合分析还表明，EC-300J 上分散的 Pt 比 Vulcan XC72 或 Vulcan XC72R 上的 Pt 的点阵参数更大。该点阵参数也大于已公布的 Pt 的参考值 3.9231 Å。[6]较大的点阵参7数可能表明表面引起了点阵应变或合金杂质可能改变催化活性。 XRD 可以分析分散体、固体碎片以及粉末。例如，碳载体 Pt 催化剂纳米颗粒可以在粉末分散到浆料中后和浆料印刷并固化在膜片或气体扩散层上后进行测量。图 4 显示了 40% Pt 在 Vulcan XC72 碳上的 XRD 数据，这些碳可作为粉末、浆料和催化剂涂覆膜 (CCM) 上的固化电极层。在所有情况下，Pt 衍射峰均可通过其他成分中解析出纳米粒尺寸计算，如表 2 所总结。 如图4所示，浆料和催化剂涂覆膜（CCM）样品与粉末样品相比，铂衍射峰变窄，说明这两中样品的铂晶粒尺寸变大。铂催化剂的这种粗化现象可能表明，在溶剂中的碳载体催化剂粉分散过程中，浆料变得过热。因此，在超声处理过程中，通常使用 5℃ 的水浴对浆料进行冷却。[8]在加工过程中，晶粒尺寸的变化（如颗粒粗化），会影响催化剂活性。 四、马尔文帕纳科解决方案—— 激光衍射技术激光衍射技术 (LD)是测量颗粒粒度分布的常用分析方法，粒度范围从十几纳米到几个毫米。动态范围宽，非常适合分析催化剂浆料的粒度分布。激光衍射法操作简便，测试速度快，通常不到1分钟，也非常适合生产过程控制。此外，激光衍射技术还可以研究工艺条件变化对浆料粒度分布的影响。 图 5 是使用 Mastersizer 3000 激光粒度仪对稀释后的催化剂浆料重复5次的粒度测试结果。该浆料中颗粒的粒度呈双峰分布，峰值在1 µm左右的颗粒占最大体积分数，20nm左右的颗粒体积分数占比较小。如表 3 所示，该浆料的粒度分布结果相对标准偏差（RSD）1%，具有高度的重复性。 激光衍射法通常测量的是催化剂浆料中碳载催化剂团聚物的粒度分布。分散良好的催化剂浆料中，碳载催化剂团聚物典型的粒度范围在 100 nm 至 1 µm 之间。但是图 5 中可以观察到100nm 以下的颗粒，表明在分散过程中能量输入过高导致铂催化剂颗粒从载体上脱落，使浆料过度分散。众所周知，催化剂颗粒的粒度对电池性能影响很大。如果催化浆料分散不好，会导致催化剂利用率和传质效率下降，降低电池性能。适当的分散能够改善催化浆料的分散状态（进而改善电池的整体性能），但过度分散也会导致催化剂颗粒从碳载体上脱落，最终影响电池性能。 激光衍射法也可以研究颗粒的易碎性，优化分散过程。将铂担载量40%的Vulcan XC72R 碳载催化剂粉末加入到异丙醇中，在剪切条件下进行分散，使用Mastersizer 3000监测浆料粒度随剪切时间的的变化。如图 6 所示，随着剪切时间的延长，10-100 µm 团聚体颗粒的数量减少，而 10µm 以下的颗粒数量增加。2 小时后，仍有大量团聚物 (10 µm) 存在，这说明还需要增加剪切或者使用更高能量的分散方法进一步分散，才能达到合格的催化剂浆料要求。 五、马尔文帕纳科解决方案 —— 动态光散射技术 与激光衍射法相比，动态光散射 (DLS) 更适合于测量纳米级颗粒的平均粒度，范围从1 nm 至 1 µm。 将催化剂浆料以 1:10 比例分散在异丙醇（IPA）中，用Zetasizer Ultra纳米粒度仪测量催化浆料的平均粒度。稀释后的浆料仍然是高度不透明的，采用非侵入背散射 (NIBS)技术进行测量，重复测量5次。如图 7 所示，尽管浆料不透明，5次测量的相关曲线的一致性很好。图 8 是催化剂浆料的粒度分布图。如表 4所示，体积平均粒度为 1.04 µm，多分散指数也比较大(0.1)说明浆料的粒度分布宽，与激光衍射法的结果吻合。动态光散射技术（DLS）主要是检测颗粒的布朗运动产生的散射光光强波动，颗粒的散射光强与粒径的 6 次方成正比，大颗粒的信号很容易掩盖小颗粒的信号，因此动态光散射法（DLS）没有观察到激光衍射法测得的小颗粒。 动态光散射技术还可用于测量催化剂浆料的 Zeta 电位，研究电解质聚合物与碳载催化剂之间的相互作用，确定电解质聚合物在催化剂上的均匀分布。Zeta电位与浆料的离子浓度有关，可以通过对碳载体颗粒功能化改性或者改变电解质聚合物浓度来调节。通常来讲，特别是在介电常数较高的分散介质（如甲醇）中，Zeta 电位越高，浆料的稳定性越好。Zeta 电位分析还可以用于优化配方，改进浆料的稳定性。事实上，已经有研究报道可以通过模型根据初级颗粒的粒度和体系的Zeta 电位来预测催化剂浆料稳定[9]。 六、结论 通过X射线衍射技术发现，浆料和阴极催化剂涂覆膜中的晶粒尺寸比催化剂粉末大。这种颗粒粗化现象通常是由于浆料在分散过程中过热引起的。激光衍射法检测到在20 nm附近有大量初级颗粒，说明催化剂浆料出现了过度分散的现象。 联合使用激光衍射、X射线衍射和动态光散射技术，可以从不同尺度表征催化剂浆料，优化和监测催化浆料配方和稳定性。使用 Mastersizer 3000 激光粒度仪测量催化剂浆料的粒度分布，可评估临界颗粒分散的有效性。使用 Zetasizer 纳米粒度及Zeta电位仪进行 Zeta 电位测量，可研究聚合物电解质和碳载催化剂的相互作用，预测浆料稳定性。使用 Aeris 台式 X 射线衍射仪，可以测量纳米催化剂的晶粒尺寸，验证防止纳米颗粒粗化的方法的有效性。 参考文献[1] 陈光. 新材料概论：科学出版社，2003年[2] Kamaruzzaman.Sopian ，Wan Ramli Wan Daud.Challenges and Future Developments in Proton Exchange Membrane Fuel Cells [J].Renewable.Energy.2006，31(5):719~727[3] 胡嫦娥，刘琼，周敏. 质子交换膜燃料电池的研究现状. 新能源网. 2016.[4] D. Papageorgopoulos, US Dept. of Energy Hydrogen and Fuel Cells Program Report, FY 2018 Annual Progress Report[5] Orfanidi et al, J. Electrochem. Soc.165 (2018) F1254[6] Wang et al, ACS Appl. Energy Mater. (2019) DOI: 10.1021/acsaem.9b01037[7] Swanson Natl. Bur. Stand. (U.S.) Circ. (1953) 539 1 31[8] Sharma et al, Materials chemistry and Physics 226 (2019) 66-72[9] Shukla et al, J. Electrochem. Soc.164 (2017) F600-F609 关于马尔文帕纳科马尔文帕纳科的使命是通过对材料进行化学、物性和结构分析，打造出更胜一筹的客户导向型创新解决方案和服务，从而提高效率和产生可观的经济效益。通过利用包括人工智能和预测分析在内的最近技术发展，我们能够逐步实现这一目标。这将让各个行业和组织的科学家和工程师可解决一系列难题，如最大程度地提高生产率、开发更高质量的产品，并缩短产品上市时间。

2024年，被誉为固态电池元年。随着新能源汽车市场的持续扩大，固态电池作为一种具有高能量密度、长寿命、高安全性的新型电池，逐渐成为未来新能源汽车的主流动力电池。然而，在固态电池的研发和产业化过程中，安全性问题始终是关键因素之一。电芯原位产气作为固态电池安全性问题的重要表现，亟待解决。 固态电池安全性问题1、高温性能固态电池在高温环境下容易出现性能衰退，甚至热失控。高温会导致固态电解质和电极材料发生分解、氧化等化学反应，释放出气体，从而产生内部压力。当压力超过电池壳体的承受能力时，电池可能会发生爆炸。（）2、过充与过放过充和过放是固态电池安全性的重要隐患。在过充过程中，电池内部会产生大量的气体，导致电池内部压力升高。而过放会导致电池内部产生锂枝晶，容易引发内部短路，进一步加剧电池的热失控风险。3、内部短路固态电池在制造和使用过程中，可能会出现内部短路现象。内部短路会导致电池局部热量积累，进而引发热失控。此外，内部短路还可能引起电池内部的气体产生和压力升高，增加电池爆炸的风险。 电芯原位产气的原因及解决方法原位产气的原因电芯原位产气是指在电池充放电过程中，由于电极材料、电解质或其它电池组件的化学反应，导致电池内部产生气体的现象。原位产气会降低电池的性能，增加电池内部压力，甚至引发热失控。固态电池中原位产气的主要原因包括：（1）电极材料的热分解：在充放电过程中，电极材料可能会发生分解反应，产生气体。（2）电解质的热分解：固态电解质在高温或高电压环境下，容易发生分解反应，产生气体。（3）电池组件的化学反应：电池内部的其他组件，如隔膜、粘结剂等，也可能会发生化学反应，产生气体。 （锂电池的内部产气原因） 解决方法为了解决电芯原位产气问题，可以从以下几个方面进行优化和改进：（1）优化电极材料：选择稳定性好、耐高温的电极材料，减少电极材料的分解反应。同时，对电极材料进行表面修饰，提高其结构稳定性。（2）改善电解质：选用具有高离子导率、低界面阻抗的固态电解质，提高电池在高温或高电压环境下的稳定性。此外，可以开发新型固态电解质，如聚合物、硫化物等，以提高电解质的化学稳定性。（3）优化电池结构：设计合理的电池结构，如采用柔性电极、三维导电网络等，以降低电池内部的应力集中，减少内部短路的风险。（4）严格制造工艺：在电池制造过程中，严格控制工艺参数，如温度、湿度等，以降低电池内部产生气体的可能性。 2024年是固态电池元年，安全性问题成为关键因素。电芯原位产气作为固态电池安全性问题的重要表现，亟待解决。通过优化电极材料、改善电解质、优化电池结构和严格制造工艺等方法，可以有效降低电芯原位产气的风险。然而，固态电池安全性问题的解决仍需要持续的技术创新和产业化推进。未来，我国应继续加大研发投入，推动固态电池技术走向成熟，为新能源汽车产业的可持续发展提供有力支撑。 电弛GPT-1000S 解决方案 电弛DC GPT-1000S 解决方案，通过特殊设计的GSP采气装置，可从软包电池、方壳电池、圆柱电池直接将电池产气已入到产气体积测量装置。该产气体积测量装置采用超微量气体流量测量技术，可原位、实时、在线、连续地监测电池的产气行为，包括产气量和产气速率等参数。其原理是为由于气体进入特定的介质中，介质分子与气体分子之间的相互作用破坏了介质表面的力平衡，使介质表面张力减少，从而在介质中形成微小气泡。由于该介质具有惰性与电池内产生的气体不发生反应，其形成的气泡可等同于电池产气体积。然后通过光学，超声波，电磁等传感器测量气泡，即可得到产气量。相较于传统的Jeff Dahn法（基于阿基米德浮力原理）、理想气体状态方程计算法等方法，本设备可直接测量微量产气的体积数据（μL），无需数据转换或换算，数据直接、结果精准、重复性高。且测量后的气体尾气可直接进行收集或直接串联GC、GC-MS、DEMS等多种气体成分分析设备，实现产气体积测量和成分分析联动测试，为材料研发和锂电池电芯产气机理的分析研究提供了真实可靠的数据支持。 （计量认证与方法验证） （定制集成化系统多因子耦合测量方案）

多通道太阳能电池稳定性测试系统整合了AAA级稳态LED太阳光模拟器和56通道的独立测试单元，配合光强稳定反馈控制系统和光谱调节功能，同时密闭的腔室可对样品的温度、湿度等进行控制，达到ISOS测试要求，从而对太阳能电池的长时间稳定性进行准确的测量与分析。 主要特点： * 集成了A++AA+级/AAA级稳态LED太阳光模拟器； * 寿命超过10000小时的LED灯； * A++级/A级光谱，并可根据应用调节； * 光强稳定性反馈控制系统； * 多达56通道的多路数据采集系统； * 高精度JV和稳定性测量； * 最大功率点追踪，Voc和Jsc每个通道独立选择； * 扫描电压±10V； * 最大电路50mA/通道； * 温度控制范围RT~150℃； * 测试环境控制（氧气、湿度度）；创新点：1）多达56通道测试；2）整合3A级LED太阳光模拟器3）温度、湿度和光照强度控制4）长时间太阳能电池稳定性测试5）LED灯泡长寿命，A级或A+级光谱6）自动化程序控制多通道太阳能电池稳定性测量系统

第一作者：曹天赐，许荣，程晓鹏通讯作者：程晓鹏*，刘显强*，张跃飞*论文完成单位：北京工业大学，西安交通大学，浙江大学【研究背景】 固态锂金属电池充放电过程中锂枝晶的形成，是目前电池安全性关注的重点，然而目前关于锂在实际电池运行状态下是如何在固态电解质中形核，以及对体相内部锂枝晶的具体生长行为的认知仍然不清晰，影响到针对性改进措施的实施。因此有必要发展一种新的基于工况条件的原位方法来分析固态电池运行过程中内部锂的动态生长机制。【成果简介】近日，北工大程晓鹏等科研人员采用原位电化学扫描电镜，实现在工况条件下实时观察固态电池电解质内锂枝晶的生长与扩展，并一步建立了无机固态电解质中锂离子输运的电化学-机械应力耦合模型，相关研究成果以《Chemomechanical Origins of the Dynamic Evolution of Isolated Li Filaments in Inorganic Solid-State Electrolytes》为题，在国际权威期刊《Nano Letters》在线发表，此项关于锂枝晶生长机理的基础研究，对合理设计和安全生产固态电池提供了重要的理论指导。北京工业大学为论文第一完成单位，北京工业大学博士生曹天赐、西安交通大学许荣教授和北京工业大学助理研究员程晓鹏为论文共同第一作者，北京工业大学程晓鹏、刘显强，浙江大学教授张跃飞为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和北京市教委科技计划等项目资助。【图文导读】图1 (a) 原位观测SSE内锂枝晶生长的实验装置，（b-c) 电化学曲线中电流-电压变化和所对应的原位SEM中观测到的无机固态电解质锂镧锆钽氧（LLZTO）截面形貌演变过程。(d) 原位实验过程中SSE内部锂“细丝”演化具体过程的示意图。图2 (a-b) 分别经历了0.05mA cm-2和0.01 mA cm-2电沉积过程后，LLZTO中的锂“细丝”分布状态变化和LLZTO深度方向内部微结构的形貌变化。(c) 0.05 mA cm-2电沉积过程后锂“细丝”生长导致的电解质撕裂以及0.01 mA cm-2电沉积过程后锂“细丝”溶解导致的电解质内部裂纹闭合。(d) LLZTO内部缺陷，裂纹和锂“细丝”演变的对应关系。图3 (a-b) 在迭代放电电流下，电池的电流-电压响应的演变和相应的LLZTO截面形貌的SEM图像变化过程。(c) 原位SEM实验过程中SSE中内部锂“细丝”生长和溶解演变具体过程示意图。【总结和展望】锂枝晶问题仍然是影响固态电池性能安全运行的关键因素，本文利用原位电化学扫描电镜，构建了Li|LLZTO|Au“面对面”型电池结构，对锂枝晶生长行为在真实循环条件下进行了实时观察分析。实验发现锂在LLZTO中的生长呈现出一种动态特征，该特征受到电化学和机械应力之间相互作用的调控。基于实验数据分析，我们建立了电化学-力学耦合模型以理解在锂“细丝”的动态演化过程中机械应力和电化学循环之间的复杂相互作用，定量的数值结果可以为高性能锂金属固态电池的合理设计提供指导。本文所提供的方法为在工况条件下原位表征不同体系固态电解质界面演化行为提供了新思路，助力固态电池的商业化应用进程。论文链接：Tianci Cao†, Rong Xu†, Xiaopeng Cheng*†, Mingming Wang, Tao Sun, Junxia Lu, Xianqiang Liu*, Yuefei Zhang*, Ze Zhang，Chemomechanical Origins of the Dynamic Evolution of Isolated Li Filaments in Inorganic Solid-State Electrolytes, Nano Lett. 2024, 24, 6, 1843–1850. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03321 本文研究团队采用的是浙江祺跃科技有限公司研制的原位电化学扫描电子显微镜测试系统。祺跃科技有限公司，面向市场推出了一系列原位扫描电镜科学仪器，为广大科研人员提供了力、热、电、电化学以及多场耦合环境下材料结构演化过程纳米尺度原位观测手段。

本文摘要本文记录了Masterziser 3000激光粒度仪和Morphologi-4全自动粒度粒形分析仪对负极材料进行粒度粒形测试的过程，并提供了解决石墨样品分散漂浮和细粉不稳定等典型问题的解决办法。此外，还根据样品粒形测试的结果对电池负极材料球形度对电池质量的影响进行了阐述。全文分为两篇，此为下篇。实验背景上篇介绍了Mastersizer3000激光粒度仪对石墨负极材料粒度测量，以及针对其测量中的典型应用问题所提供的解决方案。那么，天然石墨和人造石墨有什么区别，以及二者区别在电池负极应用中的影响又是什么呢？本篇我们将继续利用Morphologi-4的自动成像分析方法为大家解读。负极材料粒形测试与结果分析上篇介绍到可以使用Morphologi-4 全自动粒度粒形分析仪对负极材料中粒度结果不稳定的小颗粒进行进一步粒度粒形的测量。但其实，M4全自动粒度粒形分析仪更重要的功能是通过自动扫描，获得有统计意义的颗粒图像（典型数量20000颗），通过几十种形状参数对颗粒形状数值化描述，并得到粒形分布图，以获得更多关于颗粒的信息。这样，即使等效粒径分布差别不大的样品，能够从形状参数的差异进行分辨，解读电池材料在流动性，反应活度，填充密度等性能上存在差异的原因。图7 M4软件对形状参数对颗粒进行数值化描述实际生产中，电池材料都会制备成电池浆料来使用。其颗粒形状越不规则、颗粒表面越不光滑，就会造成颗粒摩擦和联锁作用的增加，静止粘度和剪切粘度都比球形颗粒要高，尤其是将颗粒制成高固含量的浆料时，不规则颗粒粘度的增加更显著。图8 颗粒形状和粘度的关系曲线例如，下图中两种石墨颗粒具有相似的粒度，但使用Morphologi 4全自动粒度粒形分析仪对两种样品进行分析并统计了它们的球形度分布，发现有很大差异。图9 人造石墨和天然石墨的球形度差异从球形度分布图和缩略图中看出，人造石墨A表面光滑，大部分颗粒接近球形；天然石墨B表面粗糙不规则，球形度分布也宽。由于颗粒摩擦和联锁作用的增加，以及流体绕过颗粒所需的额外流动能量，当使用后者制成高浓度电池浆料后，大量不规则形状颗粒的存在将导致浆体粘度更高。这可能会增加静止时的沉积阻力（低剪切过程），并导致涂层上更厚的电极膜（高剪切过程），从而导致离子传输速率变化，最 终影响电池寿命（充电周期时间）。结论综上所述，在电池负极材料的质量控制中，电池材料颗粒的形状，尤其是球形度，对电池浆料的粘度影响极大，不规则的形状会导致浆料粘度急剧上升，从而导致浆料的不均匀和涂布困难，影响成膜厚度和离子传输速度，最 终影响电池的寿命。

目前新能源汽车发展大势不变，锂电池产业投资热度不减，N-甲基吡咯烷酮（NMP）产品，目前主要生产市场集中于制造锂离子电池、电动汽车动力电池及对位芳纶等领域，是锂电生产过程中不可或缺的有机溶剂其充足稳定的供应保障是中国锂电行业能够得以持续快速发展的重要条件之一。 NMP，属于氮杂环化合物，中文名称N-甲基吡咯烷酮，英文名称为N-methyl-2-pyrrolidone，化学式为C5H9NO，为稍有氨味的无色透明油状液体，与水以任何比例互溶，是一种性能优良的高沸点溶剂，几乎与所有溶剂（乙醇、乙醛、酮、芳香烃等）完全混合。NMP是锂电生产过程中不可或缺的有机溶剂，其质量直接影响锂离子电池拉浆涂布质量和对环境保护的要求。目前锂电池对有机溶剂的纯度，特别是水的含量要求非常高，其水的含量需要小于0.02%，甚至更低。目前国产NMP中水的含量普遍大于300ppm。而进口的NMP提纯后，其指标要求：色度要求小于10，纯度要求大于99.8%，水分含量要求不超过200ppm。对于NMP来料检验，NMP的质量控制就成为了锂电池产业的一项重要指标，先进的分析检测手段将助力NMP的质量控制。 一：化验室检验内容参考如下：（本标准适用于γ-丁内酯（以下简称GBL）和甲胺化合而制备的NMP的检验。）序号检验项目检 验 标 准检 验 方 法检测设备1包装a. 标识清楚，内容正确可识别；b. 外包装无破损、受潮、未有严重撞击痕迹；c. 外包装上需有环境有害物质方面的标识。目检/2外观溶剂无色透明、无杂质、沉淀。取适量实验室样品于比色管中，在自然光下目视观察比色管3溶解性粘结剂与溶剂混合搅拌后能完全溶解，无杂质、不溶物出现，颜色为无色或微黄透明。根据抽样水平每批随机抽取100g溶剂分别与10g PVDF粉末混合，于洁净、干燥的烧杯中搅拌，做溶解性实验 100-1500rpm磁力搅拌器EYELARCH-1000 4水分▲优等品≤200ppm合格品≤300ppmGB/T6283 (醛酮试剂）METTLERC30S/C10S/C20S库伦卡尔菲休水分仪5纯度▲优等品≥99.90% 合格品≥99.50%随机取样10ml溶剂用气质联用仪检测 GB/T 9722 　化学试剂 气相色谱法通则 GC-MS7890B-5977B (7820A-5977B)DB-1701色谱柱HP-5MS 色谱柱或者GC7820A DB-225色谱柱6丁内酯≤0.03%7甲基NMPC-Me.NMP（wt%）≤0.058色度合格品≤20Hazen优等品≤10APHA随机取样10gNMP溶剂用色度仪检测（GB/T3143）LOVIBOND Pt-Co色度仪AF-327 目视EC-2000 pt-Co电子式9密度1.029-1.033g/mLGB/T 4472METTLER DA-100M/30PX台式/便携式密度计10折光率（N020）1.4680-1.4700GB/T6488 ATAGO DR-1T 阿贝折射计（20度）配外循环恒温水浴11PH值7.0-9.0使用纯水作为溶剂将NMP配成10%的溶液，测试溶液的PHMETTLER FE28/S210PH计12游离胺▲（wt%）优等品≤20ppm合格品≤30ppm使用微量滴定管，用HCl进行滴定（参考附件氨含量测试方法）GB/T9725MEYYLER G10S/ET18滴定仪10ml 滴定管 （备注：打▲的为重要指标。） 测量说明：A.对于水分测定，锂电池生产中涉及到的水份检测可以分为 2 类：1.） 正极材料，负极材料等固体样品的水分检测2.） 电解液、NMP溶剂等液体样品水份检测 第一类样品一般是固体样品，需要通过加热的方式将样品中的水份蒸发出来，通过载气（高纯氮气或干燥空气）将蒸发出的水份带至滴定杯内滴定 第二类样品一般是液体样品，比如电解液、NMP等可以直接将样品添加至KF 滴定杯内进行测定.C10S/C20S 对于NMP含量的测定，方法1: GB/T9722,可以采用GC方法进行测量；预算充足，定性定量分析方便，精度要求更高，采用GC-MS 进行分析测量。GC方法提要仪器AGILENT 7820A,整机灵敏度和稳定性优于GB/T9722中有关规定。在选定的色谱操作条件下，使样品气化后经色谱柱分离，用氢火焰离子化检测器（FID）检测，校正面积归一化法定量。 Agilent 7820A 推荐的色谱柱和色谱操作条件 毛细管色谱柱30m×0.32mm×0.5μm，(柱长×柱内径×液膜厚度)固定相25%氰乙基-25%苯基-50%甲基硅氧烷（DB-225）柱温初始100oC，保持1min；升温速度10oC/min，升温到160oC，保持10min气化室温度/ oC250检测器温度/ oC300载气（N2或He）流量/（mL/min）1.0 mL/min(N2)氢气流量/（mL/min）30空气流量/（mL/min）300尾吹气（N2）流量/（mL/min）35进样量/μL0.2分流比25：1 分析步骤 1.1校正因子的测定1.1.1标准溶液的配制 用称量法配制NMP加欲测杂质的标准溶液，各组分的称量精确至0.0001g，组分含量的质量分数计算精确至0.001％。所配制的标准溶液中杂质含量应与待测试样相近。1.1。.2 相对校正因子的测定根据仪器说明书，调节仪器至表2所示的操作条件，将未加欲测杂质的NMP和配制的标准溶液依次注入气相色谱仪，各平行测定4次，取4次测定的峰面积的算术平均值为测定结果。依据所得的峰面积及杂质组分含量，计算各组分的相对校正因子fi。试样中未知组分或得不到标准物质的组分的相对校正因子取值为1。1.1.3 相对校正因子的计算组分i相对N-甲基-2-吡咯烷酮的相对校正因子fi ，按公式（1）计算： ̷̷̷̷̷̷̷̷̷̷̷̷̷̷（1）式中：AB ——标准溶液中NMP的峰面积；Ai ——NMP未加入欲测杂质时组分i的峰面积；A‘i——标准溶液中组分i的峰面积；cB ——标准溶液中NMP的质量分数的数值；ci ——标准溶液中组分i的质量分数的数值。1.2 试样的测定 根据表2所示的仪器操作条件测定样品，采用校正面积归一化法定量。1.3 结果计算NMP的质量分数X1，数值以%表示，按公式（2）计算： X1 =（100 — X水） ̷̷̷̷̷̷̷̷̷（2）式中： X水——4.5测得NMP中水的质量分数的数值；——试样中NMP的色谱峰面积；fi ——组分i的相对校正因子；——组分i的色谱峰面积。 取两次平行测定结果的算术平均值为报告结果。两次平行测定结果的绝对差值不大于0.03%。 方法2：NMP 含量的测定，由于GC中FID 检测器的定性能力低于GC-MS, 为了定性定量分析方便，精度要求更高，采用GC-MS 进行分析测量。 锂电池行业业内的主流配置为目前最新的配置Agilent 7890B-5977B，配7693A 自动进样器（或者其同系列的型号），当然也可以选择中端的型号7820A-5977B. 仪器条件参考如下：色谱柱：HP－5MS（30m×0．32mm×0．25mm，Agilent）；升温程序为：在60℃温度下保持5min，再以6℃/min的速率升至230℃，保持10min；进样口温度为210℃；流速为1mL/min；进样量为1μL；载气为氦气，纯度≥99．999%；质量扫描范围为35～350amu；离化方式为EI；离化电压为70eV。（备注： NMP 在12.135min 左右就出峰，为了保证较好的响应时间，面积及好的峰型，升温速率降低，同时缩短停留时间）。游离胺的测定1.1试剂异丙醇：分析纯。盐酸标准滴定溶液C（HCl）=0.02moL/L：应于临用前将[C（HCl）=0.1moL/L]的标准滴定溶液用煮沸并冷却的蒸馏水稀释，必要时应重新标定。 1.2 仪器METTLER G10S 电位滴定仪，DG-113 非水PH电极 1.3 测定方法称量NMP样品65g(精确至0.0001g）到250ml烧杯中。加入100ml异丙醇且混合均匀后，按照GB/T 9725《化学试剂 电位滴定法通则》中6 测定进行样品的测试。 1.4 结果计算:在电位滴定仪G10S上输入公式，一键滴定得到游离胺的含量。 样品中游离胺的质量分数X2，数值以%表示，按公式（3）计算： ×100̷̷̷̷̷̷̷̷̷̷̷（3）式中：V —— 滴定终点时，消耗盐酸（HCl）标准溶液体积，ml；C —— 盐酸（HCl）标准溶液的浓度，单位为升每摩尔（mol/l）；0．0311—— 与1.00mL盐酸标准溶液[c(HCL)=1.000moL/L]相当的以克表示一甲胺的质量的数值，单位为克（g）；m —— 称量试样的质量数，g。 METTLER G10S 其他的折光率，密度计，比色计，PH的测量相对比较简单，仪器附表上有推荐仪器的型号，相信广大用户及技术人员都不陌生。对于NMP的质量控制，目前有相关的标准及先进的检测手段，助力于锂电池行业的蓬勃发展。

2021年5月7日，加拿大 ASDevices增强型等离子在线气相色谱GC-EPD（型号：KA8000Ex）成功中标中国石化燕山分公司“氢燃料电池汽车用炼化工业副产氢气规模化提纯关键技术研究项目”。这是和中石化石科院在实验室解决方案合作后，ASD再次为中石化服务，提供中石化系统首套氢燃料电池用氢在线测量解决方案，将运用于北京“2022冬奥会”氢燃料电池车辆的氢气品质检测！该系统首先在燕山石化公司安装，不久之后将在其它地点陆续安装上线。项目背景随着燃料电池技术的进步，环保氢燃料电池汽车的发展即将成为现实的全球趋势。到2025年，北京的目标是在道路上拥有10,000辆氢燃料电池汽车，同时其他国家也正在发展进行。ASD 在该领域的检测技术研发已经进行了3年以上，为氢燃料电池用氢的品质检测市场的到来做好了充分准备。技术研发ASD致力于研究用于过程和实验室气体的气体分析技术和设备已有30多年的历史，拥有超过160多项的专利，其创新力、研发力、技术力及产品品质获得全球用户的认可。在过去3年中，我们开发了多种技术及配套解决方案，可轻松解决其它公司无法攻克的痕量气体分析，尤其是硫化物分析。此次中标的在线工业气相色谱KA8000Ex可同时检测永久性气体和硫化物。在线工业气相色谱KA8000Ex氢中的杂质分析谱图主要技术特点：● 无需预浓缩，在线直接测量硫化物，检测限0.5 ppb● 性价比高,一台表同时测量硫化物和永久气体● 具有科学验证手段，iGCS全钝化音速喷嘴稀释校准仪确保超痕量检测的有效性和准确性iGCS全钝化音速喷嘴稀释校准仪中国石化近期在《化工进展》发表了一篇名为《氢燃料电池汽车用氢气中痕量杂志分析技术进展》的科学论文，重点介绍了ASD公司创新的色谱技术的产品性能。对于中石化的认可， ASDevices首席执行官André Lamontagne表示：“中石化的论文是3年研发的成果。 这是对我们的团队和合作伙伴的高度认可。制氢制造商一直在等待ASD突破性的创新解决方案， 而ASD是众多公司中具有资格的公司。这让我们对绿色能源领域的发展更加有信心。”部分论文节选

蓄电池是汽车上的主要储能装置，为车辆上的所有电子系统提供电力。现代的汽车电子化程度越来越高，电池缺电将会导致整车瘫痪。 蓄电池的保养方法：　　轿车用的蓄电池使用超过2年后，容量及放电能力将会下降。一般车用蓄电池寿命不会超过4年。当然了，保养良好的蓄电池的寿命会更长。下面我们来学习一下加水型铅酸电池和免维护型铅酸电池的保养方法。 　　加水型铅酸蓄电池：注重电池液液位及电池液密度。　　铅酸电池的电池液是由硫酸和蒸馏水混合而成的。电池放电时，水会变多而硫酸会变少，这就导致电池液密度降低；充电时，则相反，水会变少而硫酸会变多。电池液浓度则反映了电池液中水和硫酸的比例。正常的电解液密度为1.28/1.29-1.30。　　作为车主，我们应该定期检查电池液液位。当电池液不足时应添加蒸馏水至适当液位。在为电池添加蒸馏水后，我们应该检查电池液密度，时刻保持电池液密度在合理的范围内。 　　免维护型铅酸蓄电池：定期检查魔眼并保持电量充足。　　由于免维护型电池没有加水孔以及电池液液位刻度。我们需通过电池上的&ldquo 魔眼&rdquo 来判断蓄电池的状态。魔眼为绿色表示电池正常，充电足；魔眼为黑色表示需要充电；魔眼为白色表示电池需要更换。 　　放电能力需要使用专用的电池检测仪检测。ATAGO爱拓MASTER-BC电池液折射仪适用于测量电池液比重以及检测作为汽车上的防冻剂混合物,太阳能系统热催化剂或其他工业用途的乙二醇和丙二醇的冷冻温度，其具有现场快速检测，方便携带的特点。　　我们一般会使用电压表来检查电池电压，虽然能检测出电池的电压值但却不能检查出电池带负载能力的好坏。为检查出电池的实际状况，我们应该使用专用的电池检测仪检查电池的放电能力及带负载的能力。

最新中汽协数据显示，今年1-10月，我国新能源汽车产销分别完成51.7万辆和49.0万辆，同比分别增长45.7%和45.4%。业内普遍预计，今年新能源汽车产销量将超70万辆。新能源汽车市场不断发酵，新一轮动力电池之战也将愈演愈烈。 目前，锂电池技术在日渐成熟的同时，进步开始趋缓，技术验证领域的竞争也更为激烈。新电池技术的验证需要一定的时间，其研发、分析、测试也需要有更为专业的分析测试仪器以及先进的技术手段。 瑞士万通是一家全方位涉足各类不同离子分析技术的公司，旗下拥有四个品牌：“Metrohm”、“Autolab电化学工作站”、“Applikon”及“NIRsystems”。瑞士万通集团在世界各地有四十多家子公司，早在六七十年代产品就进入中国市场。其中，子公司瑞士万通中国有限公司（以下简称：瑞士万通中国）自2001年成立以来，业绩一直保持两位数增长。值得注意的是，近年火爆的电池市场为瑞士万通中国贡献了较大比例的业绩份额。目前，公司已在国内设有5个办事处、4个应用实验室、4个联合实验室、5个维修中心，销售服务网络完整覆盖国内所有省份。瑞士万通中国Autolab产品经理雷涛 在第5届锂电“达沃斯”论坛上，瑞士万通中国Autolab产品经理雷涛向中国电池网介绍，瑞士万通中国在新能源、电力领域的产品主要有卡尔费休水分仪、电化学工作站、离子色谱等，产品主要面向电池研发部门，为研究人员提供材料或成品电池的电化学性能测试。其中，电化学工作站提供的循环伏安、计时方法和交流阻抗等电化学测试技术在锂离子电池的研究中必不可少。 “Autolab电化学工作站在锂离子电池研究中的应用十分广泛，除了满足锂离子电池研究的常规应用外，还可用于电解质（固体或液体）在不同温度下电导率的自动测量、锂离子电池电极材料不同嵌锂量下扩散系数的自动测量、电池soc、soh的预估与分析等。”雷涛表示，得益于Autolab强大的Nova软件，用户可在现有测试方法的基础上编辑自己的测试方法，这大大扩展了autolab电化学工作站在锂离子电池研究中的应用。Nova软件提供的自动数据处理的功能使得研究人员可将整个测试完全自动化，实现真正的“一键式”操作。 为推动瑞士万通中国电化学技术发展，公司近期收购了Dropsens公司。雷涛称，Dropsens公司是著名的便携式恒电位仪和丝网印刷电极制造商，是微型电化学领域的标杆，其先进的便携式恒电位仪和丝网印刷电极技术将有助于瑞士万通中国在现场测试设备上有所建树。实际上，公司最新推出的946便携式 重金属快速分析仪正是采用了Dropsens这两方面的技术而研制成功的。未来，Metrohm Dropsens将在深耕微型电化学领域的同时，加强与其他产品线的技术融合，与Metrohm Autolab、Metrohm VA构成大的瑞士万通中国电化学（Metrohm electrochemistry）产品线。 雷涛特别强调，瑞士万通中国生产的每台仪器都保证100%原装进口，之所以在承受极大成本压力的情况下，仍坚持100%原装进口，为的是持续给客户提供高品质的产品和服务。 “为保证生产的每台仪器都是精良之作，瑞士万通中国有一整套成熟先进的品质控制流程。”雷涛进一步解释说，为了让仪器能够被国内客户准确而轻松方便的使用，公司一直在产品设计上追求尽量减少客户的人为操作，尽可能“一键式”操作。凭借强大的产品功能和良好的品牌口碑，瑞士万通中国成功进入catl、比亚迪和中国电力科学研究院等新能源领域主流企业供应链。 目前，中国制造业规模连续五年居世界第一，但“大而不强”，中低端产能过剩。随着动力电池工艺与设备企业高端化、国际化,智能制造成为新一轮工业革命的核心。企业目光纷纷投向电池新技术研究制造工艺,布局大规模智能制造的同时严防动力电池制造的“技术空心化”。 瑞士万通中国一直追求将最先进的制造技术和工艺应用于电化学仪器的生产和研发，无论是采用何种制造技术，终极目的是为客户提供超高品质的产品和使用体验。 雷涛认为，智能化是制造自动化的发展方向。瑞士万通中国已经在仪器制造方面引入了人工智能技术，将神经网络和模糊控制等先进的计算机智能方法应用于研发和生产调度，实现制造过程智能化。“在引入人工智能等先进技术的同时，公司仍然保留部分电极的手工制造，原因是目前手工制造仍然是最高品质的保障。” 2017年，新能源汽车市场增长趋势渐稳，跨国车企加足马力开发新能源车，电池制造商智能制造不断升级。不同电池技术研发、分析与测试领域地位日益凸显。雷涛透露，未来，瑞士万通中国将凭借在电化学领域深厚的研究基础和领先的检测技术，扩大产品的应用领域，打造具有行业影响力的产品和服务。

最新中汽协数据显示，今年1-10月，我国新能源汽车产销分别完成51.7万辆和49.0万辆，同比分别增长45.7%和45.4%。业内普遍预计，今年新能源汽车产销量将超70万辆。新能源汽车市场不断发酵，新一轮动力电池之战也将愈演愈烈。 目前，锂电池技术在日渐成熟的同时，进步开始趋缓，技术验证领域的竞争也更为激烈。新电池技术的验证需要一定的时间，其研发、分析、测试也需要有更为专业的分析测试仪器以及先进的技术手段。 瑞士万通是一家全方位涉足各类不同离子分析技术的公司，旗下拥有四个品牌：“Metrohm”、“Autolab电化学工作站”、“Applikon”及“NIRsystems”。瑞士万通集团在世界各地有四十多家子公司，早在六七十年代产品就进入中国市场。其中，子公司瑞士万通中国有限公司（以下简称：瑞士万通中国）自2001年成立以来，业绩一直保持两位数增长。值得注意的是，近年火爆的电池市场为瑞士万通中国贡献了较大比例的业绩份额。目前，公司已在国内设有5个办事处、4个应用实验室、4个联合实验室、5个维修中心，销售服务网络完整覆盖国内所有省份。瑞士万通中国Autolab产品经理雷涛 在第5届锂电“达沃斯”论坛上，瑞士万通中国Autolab产品经理雷涛向中国电池网介绍，瑞士万通中国在新能源、电力领域的产品主要有卡尔费休水分仪、电化学工作站、离子色谱等，产品主要面向电池研发部门，为研究人员提供材料或成品电池的电化学性能测试。其中，电化学工作站提供的循环伏安、计时方法和交流阻抗等电化学测试技术在锂离子电池的研究中必不可少。 “Autolab电化学工作站在锂离子电池研究中的应用十分广泛，除了满足锂离子电池研究的常规应用外，还可用于电解质（固体或液体）在不同温度下电导率的自动测量、锂离子电池电极材料不同嵌锂量下扩散系数的自动测量、电池soc、soh的预估与分析等。”雷涛表示，得益于Autolab强大的Nova软件，用户可在现有测试方法的基础上编辑自己的测试方法，这大大扩展了autolab电化学工作站在锂离子电池研究中的应用。Nova软件提供的自动数据处理的功能使得研究人员可将整个测试完全自动化，实现真正的“一键式”操作。 为推动瑞士万通中国电化学技术发展，公司近期收购了Dropsens公司。雷涛称，Dropsens公司是著名的便携式恒电位仪和丝网印刷电极制造商，是微型电化学领域的标杆，其先进的便携式恒电位仪和丝网印刷电极技术将有助于瑞士万通中国在现场测试设备上有所建树。实际上，公司最新推出的946便携式 重金属快速分析仪正是采用了Dropsens这两方面的技术而研制成功的。未来，Metrohm Dropsens将在深耕微型电化学领域的同时，加强与其他产品线的技术融合，与Metrohm Autolab、Metrohm VA构成大的瑞士万通中国电化学（Metrohm electrochemistry）产品线。 雷涛特别强调，瑞士万通中国生产的每台仪器都保证100%原装进口，之所以在承受极大成本压力的情况下，仍坚持100%原装进口，为的是持续给客户提供高品质的产品和服务。 “为保证生产的每台仪器都是精良之作，瑞士万通中国有一整套成熟先进的品质控制流程。”雷涛进一步解释说，为了让仪器能够被国内客户准确而轻松方便的使用，公司一直在产品设计上追求尽量减少客户的人为操作，尽可能“一键式”操作。凭借强大的产品功能和良好的品牌口碑，瑞士万通中国成功进入catl、比亚迪和中国电力科学研究院等新能源领域主流企业供应链。 目前，中国制造业规模连续五年居世界第一，但“大而不强”，中低端产能过剩。随着动力电池工艺与设备企业高端化、国际化,智能制造成为新一轮工业革命的核心。企业目光纷纷投向电池新技术研究制造工艺,布局大规模智能制造的同时严防动力电池制造的“技术空心化”。 瑞士万通中国一直追求将最先进的制造技术和工艺应用于电化学仪器的生产和研发，无论是采用何种制造技术，终极目的是为客户提供超高品质的产品和使用体验。 雷涛认为，智能化是制造自动化的发展方向。瑞士万通中国已经在仪器制造方面引入了人工智能技术，将神经网络和模糊控制等先进的计算机智能方法应用于研发和生产调度，实现制造过程智能化。“在引入人工智能等先进技术的同时，公司仍然保留部分电极的手工制造，原因是目前手工制造仍然是最高品质的保障。” 2017年，新能源汽车市场增长趋势渐稳，跨国车企加足马力开发新能源车，电池制造商智能制造不断升级。不同电池技术研发、分析与测试领域地位日益凸显。雷涛透露，未来，瑞士万通中国将凭借在电化学领域深厚的研究基础和领先的检测技术，扩大产品的应用领域，打造具有行业影响力的产品和服务。

加州大学洛杉矶分校（UCLA）的杨扬教授领导的研究团队在太阳能领域取得了重大进展。他们专注于开发高效光伏材料甲酰胺铅碘（FAPbI3）钙钛矿太阳能电池，研究结果於2023年6月21日被发表在《NATURE》。尽管在室温下结晶过程中存在不希望出现的黄色相，但该团队开发出一种定向成核机制来避免这些相并提高装置性能。他们的创新方法使得装置达到了25.4%的功率转换效率（认证为25.0%）。更令人惊艳的是，该模组在27.83平方公分的面积上，达到了21.4%的认证开路效率。该研究使用Enlitech的QE-R量子效率测量系统和SS-X系列太阳光模拟器进行的效率量测。这些精准且快速的量测设备工具在研究团队的成功中起到了关键作用，提供了整个研究过程中准确且可靠的数据。该研究还包括对钙钛矿薄膜结晶过程以及其光学性质的详细研究。该团队使用了各种方法来监测和分析这些过程，从而对材料的行为有了全面的理解。

上海仪迈公司手持式折光仪研发团队通过对手持式折光仪的彩屏进行技术改进，使得仪器的耗电量进一步降低。经大量实验验证表明：手持式折光仪所携带的2节AA电池，可让仪器完成15,000次以上的测量。而市场上同类产品最高只能达到10,000次测量。

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 strong="" style="margin: 0px padding: 0px box-sizing: border-box "≤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。