碱性电解液

为什么要进行锂电池电解液回收处理？众所周知，锂离子电池是由正极（锂钴氧化物、锂镍氧化物等）、负极（一般为炭素材料）、电解液、隔膜（聚乙烯、聚丙烯等）、粘结剂（聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯）等组成。目前有关废旧锂离子电池处理工艺的研究大多集中在贵重金属方面，例如镍、钴、锰、锂等金属材质因其自身的经济价值被先行深入研究。而电解液成分复杂，尤其是LiPF6 的存在，使得电解液接触高温环境就易发生分解，产生有毒有害物质，因此电解液处置不当会带来严重的安全和环境问题。同时，电解液本身的高附加值也决定需合理回收电解液。电解液组成及性质是什么？在各种商用锂离子电池系统中，液态电解液占主流地位。液态电解液一般由锂盐、有机溶剂、添加剂三部分组成。电解质盐，主要为六氟磷酸锂（LiPF6），其暴露在空气中易反应生成 HF、 LiF、PF5 等对人体有害的物质；有机溶剂主要有碳酸酯类、醚类和羧酸酯类；添加剂作为电解液中非必要成分，主要有碳酸亚乙烯酯、乙酸乙酯等，含量较少。表1：常见电解液的溶剂、溶质及添加剂种类[1]真空精馏方法在电解液回收处理的优势真空精馏法是在高真空环境下利用电解质和溶剂的沸点不同，经过多次冷凝和汽化后将电解质分离出来。在高真空下，精馏主要是为了防止电解液挥发损失。案例分享中海油天津化工研究设计院，周立山等[2]在惰性气体的氛围下拆解电池得到电解液，然后经过精馏装置减压真空精馏，将电解液分为有机溶剂和六氟磷酸锂初级产品，再对这两部分分别进行纯化，使之成为高纯度的产品，其中纯化后的六氟磷酸锂回收率可达 82.7%。天津卡特化工技术有限公司，毛国柱等[3]则另辟蹊径，通过真空精馏的方法，先将有机液体从电解液中分离出来，剩余的电解液通过添加比其多7 倍的硫酸氢钾，在高温下持续煅烧 5 h，然后与饱和 KF 溶液反应得到可以作为产品的 LiF。例如，下图1所示，为乙醇和水的连续分离过程，上升汽流和下降的液流在塔内直接接触，易挥发组分将更多的由液相转移到汽相，而难挥发组分将更多的由汽相转移到液相。这样，塔内上升的汽流中乙醇的浓度将越来越高，而下降的液流中水的浓度会越来越高，只要塔足够高，就能够使塔顶引出的蒸汽中只有乙醇，加热釜引出的溶液只有水。图1：乙醇-水溶液连续精馏流程1-精馏塔；2-冷凝器；3-再沸器同样，利用真空精馏法来回收锂电池电解液，主要有以下优势：● 得到的产物可以达到比较高的纯度，能够用于电池再生产，节约生产成本；● 该过程环保清洁，不易造成二次污染；● 和碱液吸收法、热裂解法、超声萃取法等其他工艺相比较，不会破坏主要成分，锂盐和有机溶剂的回收率相对较高。由以上得知，锂电池电解液成分复杂，混合了锂盐和多种有机试剂等，高温易蒸发，且多为热敏性物质。需通过真空精馏的方式，使用较高的理论塔板数的精馏塔才能将这些成分依次分离，从而达到分类回收的目的，实现资源重复利用的可能性。那么，德国Pilodist同心管精馏柱技术可以给锂电池电解液回收带来什么便利呢？德国Pilodist同心管精馏柱技术同心管精密分馏柱由两根经精巧设计和精密校准的同心管玻璃柱融合而成，垂直上升的蒸气与同心环形间隙中的液体薄膜之间高效传质，使得精密分馏柱具有很高的分离效率。同心管的外圆内壁和内圆外壁均设计成为精密设计的螺旋刮痕形式，使得在冷凝器冷凝的液体通过刮痕可以顺流而下，并形成液膜加大热交换接触面积，直至蒸馏釜。同心管技术具有如下的技术优势：&bull 压力降小&bull 滞留量小&bull 适用于热敏性物质&bull 高分离效率&bull 极少量蒸馏（低至1mL）&bull 极少工作流量而且，Pilodist精馏线产品主要有精密分馏装置PD104/PD105、微型精馏系统HRS500C和溶剂回收装置PD107等，都可以配备同心管精馏柱，特别适合热敏性物质在真空条件下的柔性蒸馏分离提纯。Pilodist HRS 500C实验室微型精馏系统其中，HRS500理论塔板数高达 60 块理论塔板。Pilodist PD 104精密分馏系统Pilodist PD 105精密分馏系统PD104和PD105的理论塔板数高达90块理论塔板数。Pilodist PD 107溶剂回收系统PD107溶剂回收系统，60块理论塔板数。可针对客户不同处理量、不同实验需求等选择不同的仪器配置方案。如果你对上述产品或方案感兴趣，欢迎随时联系德祥科技，可拨打热线400-006-9696。参考文献：[1] 陆剑伟，潘曜灵，郑灵霞，等. 锂离子电池电解液的清洁回收利用及废气治理方法[J].浙江化工. 1006-4184（2021）10-0040-06.[2] 周立山，刘红光，叶学海，等. 一种回收废旧锂离子电池电解液的方法: 201110427431.2[P]. 2012-06-13.[3] 毛国柱，侯长胜，霍爱群，等. 一种回收处理废旧锂电池电解液及电解液废水的处理方 法 : 201310562566.9 [P].PILODIST德国PILODIST是德祥集团资深合作伙伴之一。德国PILODIST公司源自于蒸馏及精馏设备供应商。公司传承原Fischer公司专业的蒸馏及精馏设备制造技术，为全球石油化工、精细化工行业及科研院所客户提供高品质的原油蒸馏系统、精馏系统、溶剂回收系统、汽液相平衡和分子蒸馏等。德祥科技德祥科技有限公司成立于1992年，总部位于中国香港特别行政区，分别在越南、广州、上海、北京设立分公司。主要服务于大中华区和亚太地区——在亚太地区有27个办事处和销售网点，5个维修中心和2个样机实验室。30多年来，德祥一直深耕于科学仪器行业，主营产品有实验室分析仪器、工业检测仪器及过程控制设备，致力于为新老客户提供更完善的解决方案。公司业务包含仪器代理，维修售后，实验室咨询与规划，CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。与高校、科研院所、政府机构、检验机构及知名企业保持密切合作，服务客户覆盖制药、医疗、商业实验室、工业、环保、石化、食品饮料和电子等各个行业及领域。2009至2021年间，德祥先后荣获了“最具影响力经销商”、“年度最佳代理商“、”年度最高销售奖“等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念，致力于成为优秀的科学仪器供应商，为此我们从未停止前进的脚步。我们始终相信，每一天都在使这个世界变得更美好！

1. 前言随着全球工业化的进展，能源需求的增长，研究高性能的储能装置受到相关领域的广泛关注，锂离子电池是目前综合性能优异的电池体系。锂离子电池属于二次电池，可以充电后，再次使用，常用在电动汽车，手机，便携笔记本电脑中，属于绿色环保能源。具有体积小，寿命长，高电压，高功率密度，无记忆效应等特点。1.1 锂离子电池工作原理锂离子电池主要通过锂离子的“嵌入/脱出”实现电池能量的存储和释放。过渡金属的嵌锂化合物常用于正极材料，他们的晶格结构对电池的容量至关重要。如以LiCoO2为例，充电过程发生的反应如下：充电时，在外电场作用下，Li+从LiCoO2晶格脱出，穿过电解液隔膜，嵌入石墨负极，电子通过外电路从正极流出，流入负极，正极电压升高，负极电压降低，电池端电压升高，完成充电。放电时，Li+从石墨负极脱出，嵌入LiCoO2正极，电子经外电路从负极流出，对负载做功，流入正极，正极电压降低，负极电压升高，电池端电压降低，实现放电做功。 1.2 锂离子电池电解液正极材料，负极材料，隔膜材料，电解液材料是锂离子电池的四大关键部分。研发电池的关键材料是国内外开发的重点。其中电解液被称为锂离子电池的“血液”，是正负极材料之间传输电子的通道，是获得高功率，高能量密度，长寿命的锂离子电池的保证。电解液通常由纯度高的有机溶剂、锂盐、添加剂等组成。随着锂离子电池不断的充放电过程，电池会出现劣化，其中电解液状态是评价电池劣化的最主要因素之一，也是评价电池劣化的最直观的方法。因此，分析电解液的劣化非常重要。电解液分析的传统方法，如GC / LC-MS、核磁共振、傅里叶红外，这些方法在样品制备和前处理方面，耗时长，操作繁琐。另外，对于电解液中含量较少的成分，传统的方法很难检测出它们的变化差异。而三维荧光结合多变量分析方法，能够以更短的时间、更容易、高灵敏度的检测电解液的变化。客户可以使用三维荧光进行电解液中成分变化的筛选，联合传统分析方法确定变化的具体物质。因此三维荧光提供了一种快速寻找电池劣化的原因，可以有效减少或避免在研发或使用过程产生这种劣化的原因，大幅提高分析效率。 详细的应用数据请点击：https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102446/s926995.htm荧光分光光度计F-7100和多变量分析软件3D SpectAlyze日立荧光分光光度计具有超高的扫描速度，无需复杂的样品前处理，能够快速测定样品。另外，日立具有专用多变量分析软件3D SpectAlyze，因此可以提供数据测量和解析一体化，从而获取样品的详细信息。使用荧光分光光度计结合多变量分析软件可以快速评价荧光强度发生变化的体系。

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。

近日，大连化学物理研究所燃料电池研究部醇类燃料电池及复合电能源研究中心金属燃料电池系统研究组(DNL0313组)王二东研究员团队在水系镁空气电池电解液设计研究方面取得新进展，提出一种无氯电解液，有效避免了镁负极在传统氯化钠(NaCl)电解液中的阳极析氢腐蚀问题。水系镁空气电池具有理论能量密度高、环境友好、安全性高、成本低和贮存寿命长的特点，是一种理想的应急储备电源，其主要应用场景包括露营、日常停电或者遇到地震、洪水等灾难的紧急情况。该类电池无需充电，使用前加注河水、海水或者其他水源，电池即可对外供电。然而，镁负极在NaCl电解液中发生阳极溶解反应时还伴随着剧烈的析氢腐蚀反应，且存在负差效应(随着放电电流密度增大，析氢腐蚀速率加快)。长期以来，文献报道中的镁负极利用率停留在60%左右，使得镁空气电池的比能量大打折扣。 　　该工作中，团队提出采用乙酸钠(NaAc)电解液，构建均匀溶解和无局部腐蚀的镁负极/电解液界面；借助乙酸根离子中甲基的空间位阻效应，增加阴离子在表面膜中的扩散能垒，避免镁负极表面膜的破坏，从而抑制了镁负极在放电过程中的阳极析氢腐蚀。基于该策略下的镁负极在10 mA cm-2电流密度下的利用率可达84%，高于在传统NaCl电解液中的59%，基于镁负极质量计算的比能量由1370 Wh kg-1提升到1770 Wh kg-1。此外，团队还在商业化镁空气电池中证实了NaAc电解液的实用性。该工作为设计高性能镁空气电池提供了一条简单可行的途径，同时揭示了镁负差效应的根本原因。 　　上述工作以“A chloride-free electrolyte to suppress the anodic hydrogen evolution corrosion of magnesium anode in aqueous magnesium air batteries”为题，于近日发表在《化学工程学报》(Chemical Engineering Journal)上。该工作的第一作者是大连化学物理研究所DNL0313组博士后高建新。上述工作得到了国家自然科学基金、中科院重点部署项目等资助。

锂电池的应用十分广泛，如手机、笔记本、电动汽车等已成为生活中不可或缺的产品。随着其在汽车以及电力储藏等领域大型化的应用、对其高性能和安全性要求也越来越高。锂离子电池具有极高的能量密度，这是因为电池中封装了更多活性材料，且电极和隔膜越来越薄、越来越轻。这些均需要电池组成材料之间的完美搭配、若设计不足或者滥用，就会出现热失控现象，导致冒烟、起火甚至爆炸等事故。 因此对锂电池的生产和使用过程中的安全性评价非常重要，下面就让我们用日立DSC7000系列对锂离子充电电池电解液以及正极材料进行安全性评价。 样品处理和容器■ 样品处理的气氛LIB的构成中包含很多反应性高的材料。实际产品被封装在惰性气氛中，因此DSC测定也必须将其密封在惰性气体中进行。（为了避免大气中的水分、氧气、二氧化碳等气氛对样品的影响、样品处理在手套箱中进行。）■ 容器样品分解产生的气体、会污染DSC传感器、可能造成仪器功能损坏，因此需选择密封形的容器。另外测试时容器内部压力增大，故需要选择高耐压值的SUS密封容器。电解液正极材料的热特性的研究■ 电解液电解液的DSC结果如上图所示：样品中溶剂为高介电常数溶剂碳酸乙烯酯（EC）和低粘度溶剂碳酸甲基乙基酯（EMC），电解质为六氟磷酸锂（LiPF6）。在升温过程中，该电解液先熔融再分解，在244℃开始熔融，分解放热峰温度278℃，同时还可以得到其分解放热量。■ 电解液+正极材料这里显示把电解液和正极材料混合密封在容器中的样品的DSC测定结果。正极材料是充电状态的锰酸锂（LixMn2O4、X=0(充电状态)）。183℃附近有一个放热反应，随后有一个放热峰，放热峰峰值约为290℃，与上述的电解液相比、在低温测得（183℃）开始放热，这是正极材料的热分解，释放氧气、使得电解液氧化分解。从上述DSC测定中，可观察到热分解的起始温度、可以评价LIB的热稳定性、起始温度越高热稳定性越高。本资料显示的是完全充电状态的结果、也有充电越多，Li脱离量越多、热稳定性也会越降低的报告。综上所述，通过差示扫描量热仪DSC对电解液以及正极材料进行热特性的评价，我们可以了解电解液以及正极材料在程序升温过程中的吸放热现象，为锂电池安全生产、加工和使用过程作参考。关于日立TA7000系列热分析仪详情，请见：日立 DSC7020/DSC7000X差示扫描热量仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313721.htm日立 STA7000Series 热重-差热同步分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313727.htm日立 TMA7000Series 热机械分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313737.htm日立 DMA7100 动态机械分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313739.htm 关于日立高新技术公司：日立高新技术公司，于2013年1月，融合了X射线和热分析等核心技术，成立了日立高新技术科学。以“光”“电子线”“X射线”“热”分析为核心技术，精工电子将本公司的全部股份转让给了株式会社日立高新，因此公司变为日立高新的子公司，同时公司名称变更为株式会社日立高新技术科学，扩大了科学计测仪器领域的解决方案。日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料，产品线更丰富的日立高新技术集团，将继续引领科学领域的核心技术。

概述锂电池与我们生活密切相关，比如手机、ipad、电脑、充电宝、玩具、电动汽车、电动轻型车和新型储能等都有锂电池的身影，锂电池综合优势与下游领域对电池大容量、高功率、使用寿命和环境保护日益提升的需求相契合，存在广阔的市场应用前景。锂离子电池四大关键材料包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液。锂电池的正极材料中，行业已经认可镍钴锂、磷酸铁锂等材料，不过也有许多企业逐渐转入了新型复合材料的研发中，液相色谱串联高分辨质谱仪在该研发过程中，可以在探究新型材料氧化还原反应机理研究、及活性基团位置不同对电化学性能的影响等方面贡献力量。金属锂的高化学活性使其易于与大多数电解质发生不可逆反应，从而在阳极表面形成固体电解质层（SEI）。液相色谱串联高分辨质谱仪可以对SEI膜成分进行结构解析，帮助研究其形成机制，减少其形成。电解液被誉为电池的“血液”，是实现锂离子在正负极迁移的媒介，对锂电容量、工作温度、循环效率以及安全性都有重要影响。所以对电解液体系中的特有成分的鉴定，杂质鉴定，其在不同电极作用，不同循环次数，不同放置时间，不同添加剂等等条件变化下电解液组成的变化，反应机理的研究，这对电池性能研究都具有重要作用。X500R QTOF 系统在锂电池电解液成分分析的应用研究本实验采用X500R QTOF系统的IDA+DBS采集技术对锂电池电解液成分进行快速准确鉴定，仪器标配的ESI源和APCI源可兼顾不同性质的化合物，IDA+DBS采集技术能够保证在有限的时间内采集到的有效信息，一针进样同时获得高分辨一级和二级质谱图，应用SCIEX OS软件对数据分析，为表征电解液提供解决方案。图 1 数据处理流程图流程一：SCIEX OS软件并结合SCIEX高分辨二级谱库的靶向流程SCIEX OS软件可以设定的条件，快速筛选出一级偏差准确，同位素分布合理，二级质谱图匹配得分高的结果，帮助我们快速鉴定化合物。图2 TOF MS和TOF MS/MS谱图流程二：统计学分析得到差异化合物鉴定流程对于不同品牌来源，不同放置时间，不同循环时间的电解液等样本的差异比较，可以采取组学的思路，使用SCIEX OS软件中MarkerView&trade 统计学分析模块进行PCA，T-test等统计学分析，MarkerView&trade 统计学分析模块和Explorer鉴定化合物模块互相链接，无需不同软件间转移，减少格式转化带来的数据丢失。可以将原始数据导入MarkerView&trade 统计分析后得到样本间具有统计学差异的离子后，可以直接查看一级和二级质谱图，进行鉴定分析。图3 MarkerView&trade 统计学界面展示流程三：非靶向流程软件可以设置空白样本，根据设定的峰面积比扣除空白样本中的离子，软件自动将不同加和离子形式和不同电荷数进行分组，增加鉴定准确度并减少重复鉴定的工作量。提取出来的离子会自动给出分子式，链接SCIEX本地数据库或者在线数据库进行检索，根据和二级质谱图匹配的情况，给出得分，同时也可以根据软件自动给出的二级偏差判断碎片归属，二级碎片可以和结构一一对应，有助于我们进行结构解析，分析合理性图4 非靶向流程中部分界面展示小结本实验采用X500R QTOF系统的IDA+DBS采集技术对锂电池电解液成分进行快速准确鉴定，分别使用ESI源和APCI源对样本进行采集，兼顾不同性质的化合物，可以更全面的表征化学成分。IDA+DBS采集技术能够保证在有限的时间内采集到的有效信息，一针进样同时获得高分辨一级和二级质谱图，应用SCIEX OS软件并结合SCIEX高分辨二级谱库的靶向流程简便且准确。对于不同品牌来源，不同放置时间，不同循环时间的电解液等样本的差异比较，可以使用统计学软件找到统计学差异的离子，进行鉴定分析。也可以采用软件自动扣除空白，自动识别离子的不同加和离子形式，电荷形式，结合SCIEX本地数据库或者在线数据库的非靶向流程，是结构鉴定和解析的有力工具，为表征电解液提供了的解决方案。 参考文献 [1]冯东,郝思语,谢于辉,等.锂离子电池电解质研究进展[J].化工新型材料,2023,51(2):35-41.[2]付文婧,汪熙媛,柯伟,等.汽车电动化的重要发展方向——锂电池技术[Z].时代汽车,2023(7):123-125.[3]Ma, Ting, et al. "Functional Polymer Materials for Advanced Lithium Metal Batteries: A Review and Perspective." Polymers 14.17 (2022): 3452.

目前针对电解液成分组成的测定方法或文献非常稀少，本文的目的是建立 简单，高效的气相色谱质谱检测方法，灵敏、快速测定锂电池电解液成分及 含量。 锂电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和 有机溶剂组成。有机溶剂主要是酯类化合物，这些酯类 化合物种类和含量对锂电池的性能起关键性作用。 本方法是将锂电池电解液样品直接稀释，用气相色谱 - 质谱进行定性、定量。方法操作简单，9 种酯类化合物检 出限在 3.0 μg/L-30.0 μg/L 之间。结论样品中的 9 种酯类化合物用乙酸乙酯稀释至合适浓度后 直接进样，采用赛默飞世尔新型的气相色谱质谱仪检测 和确证，外标法定量。结果表明，9 种酯类化合物的回 收率为 92.4.3-105.3%，6 次平行测定的 RSD 值≤ 4.16%。此 法操作简单，科学准确，灵敏度高，能够满足锂电池电 解液组成成分分析要求。 点击气相色谱 - 质谱法测定锂电池电解液组分 下载方案

随着技术的不断革新，锂电池正在逐渐朝着小型轻量化，大容量化，长寿命化发展，对于锂电池的安全性能有了更高的要求，锂电池中每种材料的主成分、添加物和杂质都会影响其安全性和性能，因此需要高精度“定量分析各材料中的锂元素”、“测定正极活性物质中的组成元素摩尔比”、“测定有机溶剂-电解液中分离出的异物”等。ICP等离子体发射光谱法适合多元素分析，但不适用碱金属和有机溶剂分析，这种方法对某些元素的检测灵敏度低。而且使用成本较高。日立偏振塞曼原子吸收分光光度计可以高精度定量分析碱金属-锂元素，并且可以稳定测定正极材料中组成元素的摩尔比，其精度低于1％。此外，还可以轻松测定有机溶剂-电解液中含有的异物，石墨炉法比ICP等离子体发射光谱法的检测灵敏度更高。 ■ 分析实例对钴酸锂中的锂元素和钴元素进行定量分析，最终得到两种元素的摩尔比基本为其理想摩尔比1：1，其精度低于1％。采用日立偏振塞曼原子吸收分光光度计可以高精度地测定正极材料中组成元素的摩尔比。从电解液结果可知，分别使用火焰法测定电解液中钠元素，石墨炉法测定电解液中钾元素，可得到准确地测定结果，并且石墨炉法测定钾元素灵敏度高，可轻松实现ppb级别测定。采用日立偏振塞曼原子吸收分光光度计可以准确高灵敏度测定有机溶剂-电解液中含有的异物。 关于日立偏振塞曼原子吸收分光光度计ZA3000系列热分析仪详情，请见： https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C170248.htm关于日立高新技术公司：日立高新技术公司，于2013年1月，融合了X射线和热分析等核心技术，成立了日立高新技术科学。以“光”“电子线”“X射线”“热”分析为核心技术，精工电子将本公司的全部股份转让给了株式会社日立高新，因此公司变为日立高新的子公司，同时公司名称变更为株式会社日立高新技术科学，扩大了科学计测仪器领域的解决方案。日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料，产品线更丰富的日立高新技术集团，将继续引领科学领域的核心技术。

能量型锂金属电池作为下一代电化学储能技术，是电动汽车、航空航天等领域发展的基础。然而，在构建高比能锂金属电池的条件下，锂枝晶不可控生长和中间产物穿梭等问题严重制约了其产业化进程。近日，中国科学院兰州化学物理研究所环境材料与生态化学研发中心和淮阴师范学院合作，在硅基超亲电解液锂电池隔膜研究取得新进展。一种仿树叶结构的锂电池隔膜，用于解决高能量密度锂金属电池中不可控的锂枝晶生长等问题。相关论文发表于Small。据了解，课题组受树叶分级结构及其精细流体通道的启发，研究人员结合液体/温度诱导相分离和原位聚合反应，设计了一种具有分级多孔结构和离子选择性的凹凸棒石/聚合物复合隔膜。研究表明，该隔膜可有效、快速传递锂离子，同时能抑制锂盐阴离子的通过，从而实现了锂离子在锂金属负极表面均匀、定向沉积，改善了电池的界面稳定性和循环稳定性。此外，该隔膜展示了超亲电解液性能、高的电解液吸液率和保留率、良好的热稳定性和阻燃性能。研究人员将其应用于锂-硫电池和锂-磷酸铁锂电池时，在室温或高温条件下均表现出优异的循环稳定性和倍率性能等。仿树叶结构凹凸棒石/聚合物复合隔膜的制备及表征。兰州化物所供图。

斯派超科技(Spectro Scientific)作为一家专业油液监测解决方案和设备全优润滑管理的提供商，其产品也广泛应用在汽车行业中。我们的汽车用户通常使用油液监测来确定合理的换油周期、检测设备损坏原因以及预防可能出现的润滑故障或磨损。在动力总成部门，主要监控台架、路试和行车实验等设备，通过对发动机油的状态监测大大提升在研发阶段汽车的可靠性；在生产车间，主要监控生产线设备如起重齿轮箱、大吨位冲压机等，通过对工业润滑油及时有效的监测降低汽车生产线故障率，提高生产效率；在售后服务环节，主要通过对售出车辆的发动机油的监测，指导维修工程师对车辆进行维护，适当延长换油周期，对可能出现的故障提出预警；在新能源汽车领域，主要对新能源汽车的传动装置进行油液监测，可进行电机与传动设备润滑状态评估并给出售后维护建议；对车用润滑脂进行磨损与污染监测。斯派超科技依托在润滑油领域长期积累的经验和大数据，为汽车行业用户提供专业、准确、便捷的油液监测服务整体解决方案👇👇👇MiniLab智能油液监测平台，参数全面，涵盖在用油检测的所有指标，包括：24种元素、清洁度、水分、总酸值/总碱值、氧化度、硫化度、硝化度、烟炱、乙二醇含量、铁磁颗粒浓度、磨损颗粒分类、磨损颗粒尺寸及浓度检测精度高，符合ASTM标准；测试速度快，15分钟内，所有参数可检测完毕；所需油样少，无需溶剂和辅助气体；直接出检测报告，能够得到诊断意见；具有设备资产管理功能。//我是一条分割线奥地利格拉布纳仪器公司(Grabner)是一家专注于燃油品质检测、危化品和锂电池电解液安全测试的仪器生产厂家。其中，在传统燃油汽车和新兴的新能源汽车行业中提供了智能化、微量、快速、安全的理想解决方案。传统燃油汽车行业中在车辆蒸发污染物排放试验和加油污染物排放试验的每次试验前，采用Grabner仪器测量和记录试验用燃油的RVP值。保证试验所用燃油符合国六排放基准燃油的技术要求，避免燃油质量对试验结果造成影响。在车辆加油性能试验中，采用Grabner仪器测定试验用油的RVP值，以确保油品质量符合要求。通过用不同RVP值的测试用油，来确认燃油系统的加油性能是否满足设计要求。在车辆冷启动试验时，采用Grabner仪器测试燃油挥发性，用于分析燃油挥发性对车辆发动机燃烧和整车排放的影响。在汽车整车“三高"环境试验，可以使用Grabner仪器对现场所用燃油品质进行检验。选择合适的油品提升车辆的整体性能和“三高" 环境下的适应能力。在新能源汽车行业中采用Grabner微量闪点测定仪和微量饱和蒸气压测定仪对锂电池电解液的挥发性和安全性进行快速准确测试。保证锂电池使用的安全性，延长锂电池的使用寿命。中红外燃油分析仪MINISCAN IR Vision是一款高效、紧凑和坚固的中红外燃油分析仪。用于全面自动测试汽油、航空燃油和柴油多达100多种燃油参数。应用于燃油混合、质量检验和在销售点直接检查燃料规格是否符合要求等方面。微量蒸气压测定仪MINIVAP 实验室型和在线型蒸气压测定仪是客户公认的测定汽油、原油、液化石油气蒸气压、锂电池电解液等的标准仪器。具有最宽的压力范围和温度范围。内置完整的蒸气压测试标准供用户选择使用。微量闭杯闪点测定仪MINIFLASH FP Vision智能化闪点测定仪是一款专为测定液体和固体闪点而设计的闪点测试仪。采用连续闭杯的设计。样品量仅需1-2毫升。具有最高的安全性，避免了在测试区域内产生有害的烟雾。同时减少了样品的浪费。测试结束后热电控制冷却速度快，仪器操作方便，节省了昂贵的人工时间。//我是一则广告2022年7月21-23日，斯派超科技和格拉布纳公司将联合阿美特克（AMETEK）集团旗下多个品牌共同参展 AUTO TECH 2022 第九届中国国际汽车技术展览会，我们诚邀您前往参观！我们将在广州保利世贸博览馆 B118B 阿美特克展位恭候您的莅临，欢迎新老客户与我们的应用技术专家交流探讨行业前景和应用实践！奥地利格拉布纳仪器公司奥地利格拉布纳仪器公司（Grabner）是先进的、专业的石油石化产品检测仪器仪表制造厂商。总部位于美丽的音乐之城维也纳（奥地利）。奥地利格拉布纳仪器公司（Grabner）主要产品有：微量闭杯闪点测试仪、微量蒸气压测试仪、中红外汽油柴油分析仪和微量馏程测试仪。同时公司还提供了中红外润滑油润滑脂分析仪、润滑脂低温流动性测试仪和成品油快检车的整体解决方案。

赛默飞世尔科技（以下简称：赛默飞）近日发布法测定锂电池电解液组分的解决方案，通过操作简单，科学准确，灵敏度高的分析方法，满足锂电池电解液组成成分分析要求。锂电池电解液是电池中离子传输的载体，一般由锂盐和有机溶剂组成。有机溶剂主要是酯类化合物，这些酯类化合物种类和含量对锂电池的性能起关键性作用。 本方法是将锂电池电解液样品直接稀释，用气相色谱质谱进行定性、定量。方法操作简单，9种酯类化合物检出限在3.0 μg/L-30.0 μg/L 之间。 样品中的9 种酯类化合物用乙酸乙酯稀释至合适浓度后直接进样，采用赛默飞新型Thermo ScientificTM TRACETM 1300 气相色谱仪，配合Thermo ScientificTM ISQTM 系列四极杆 GC-MS 系统检测和确证，外标法定量。结果表明，9 种酯类化合物的回收率为92.4.3-105.3%，6次平行测定的RSD 值≤ 4.16%。解决方案下载，请查看：http://tools.thermofisher.com/content/sfs/brochures/Measurements%20of%20electrolyte%20components%20in%20the%20lithium%20battery%20by%20GCMS.pdf 更多产品信息，请查看：TRACETM 1300 气相色谱仪https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/14800400?ICID=search-product ISQTM 系列四极杆 GC-MS 系统https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/IQLAAAGAAJFALOMAYE?ICID=search-product ---------------------------------------------------关于赛默飞世尔科技赛默飞世尔科技（纽约证交所代码：TMO）是科学服务领域的世界领导者。公司年销售额170亿美元，在50个国家拥有约50,000名员工。我们的使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。我们的产品和服务帮助客户加速生命科学领域的研究、解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战，促进医疗诊断发展、提高实验室生产力。借助于首要品牌Thermo Scientific、Applied Biosystems、Invitrogen、Fisher Scientific和Unity Lab Services，我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合，为客户、股东和员工创造价值。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com 赛默飞世尔科技中国赛默飞世尔科技进入中国发展已有30多年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、台湾、成都、沈阳、西安、南京、武汉、昆明等地设立了分公 司，员工人数约3800名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。为了满足中国市场的需求，现有8家工厂分别在上海、北京和苏州运营。我们在全国共设立了6个应用开发中心，将世界级的前沿技术和产品带给国内客户，并提供应 用开发与培训等多项服务；位于上海的中国创新中心结合国内市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品；我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成 立的中国技术培训团队，在全国有超过2000名专业人员直接为客户提供服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录网站：www.thermofisher.com请扫码关注：赛默飞世尔科技中国官方微信

背景介绍铜粉是粉末冶金中基础原料之一。也是我国大量生产和消费的有色金属粉末，在现在工业生产中起着不可替代的作用，由于铜及其粉末具有良好的导电导热性能，耐腐蚀性能，表面光洁和无磁性等特点。因而被广泛应用于摩擦材料，金刚石工具，电碳制品，含油轴承，电触头材料，导电材料，机械零件等行业。铜粉的制备方法主要有电解法，雾化法，氧化还原法等。本实验采用电解法制备纯铜粉末，电解液采用0.06mol/L硫酸铜溶液和0.2mol/L硫酸，用铜或者不锈钢做阴极，铜做阳极。制取铜粉的基本工艺：本实验通过改变电解液温度来研究铜粉表面形貌变化。采用ZEISS的Sigma500型号电镜拍摄并观察其表面形貌，对比图片如图1： 图1 不同电解液温度铜粉形貌结果表明：电解法制备的铜粉比表面积大，结晶粉末一般为树枝状，压制性较好。图a1、a2，b1、b2，c1、c2三组图片，电解液温度分别为15°、30°、45°，为了观察整体铜粉形貌以及局部形貌，每组都是在2000X，5000X进行拍摄，通过对比三组图片，能够看出提高电解液温度，扩散速度增加，晶粒长大速度也增大，树枝晶逐渐变大变粗。

发展可再生能源电解水制氢技术是实现“碳达峰碳中和”目标的重要路径之一。海上可再生能源，如风能、光伏、潮汐能等由于波动性强、环境苛刻使得其利用效率低，而“就地取材”，通过海上可再生能源进行电解海水制氢，一方面是“绿氢”的廉价高效制取手段，另一方面也是海上可再生能源的高效利用手段。然而，海水中存在的大量氯离子会造成阳极材料的严重腐蚀，进而导致电极损坏、电压过高。如何延缓氯离子对阳极材料的腐蚀是海水电解制氢过程中需要解决的重点问题。　　中国科学院宁波材料技术与工程研究所氢能材料与应用系统技术实验室针对海水电解中阳极易受电解液腐蚀的关键科学问题，通过对电解液的调控，将海水电解制氢稳定性提升了5倍。研究发现在电解液中加入硫酸盐可以有效延缓氯离子对阳极的腐蚀，提升海水电解制氢过程中阳极的稳定时长。研究人员以泡沫镍作为阳极，用不同盐浓度的电解液进行测试，观察到硫酸根的加入可以有效提高其耐腐蚀性，延长其在海水电解中的稳定时长。通过对腐蚀电位、电流、电阻的分析，该研究确认了硫酸根在防氯腐蚀方面的优势。在此基础上，理论模拟和原位红外、原位拉曼实验均证明，在反应电位下，硫酸根作为强酸阴离子可以优先吸附在阳极表面形成负电荷层，进而通过静电斥力排斥氯离子远离阳极表面，从而达到了延缓氯离子腐蚀阳极的效果。进一步，以常规催化剂电极-镍铁水滑石阵列（NiFe-LDH/NF）作为阳极进行海水电解制氢反应，发现硫酸根依然能大幅度提升其稳定性。在添加硫酸根的电解质中，NiFe-LDH/NF阳极在模拟海水和真实海水中400 mA cm-2电流下的稳定时长分别为1000小时和500小时，是其在未添加硫酸根的传统电解质中稳定时长的近6倍。　　研究团队为解决海水电解制氢过程中氯离子对阳极的腐蚀问题提供了一种普适性的新策略，通过在电解液中添加硫酸根，扰乱电极表面的离子吸附量，使硫酸根优先吸附在阳极表面，形成排斥氯离子的负电荷层，达到排斥氯离子及延缓氯离子对阳极腐蚀的效果。该工作以The Critical Role of Additive Sulfate for Stable Alkaline Seawater Oxidation on Ni-based Electrode为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。　　该研究得到了宁波市“科技创新2025”重大专项、中科院“0～1”创新项目、博新计划、宁波市自然科学基金项目、中国博士后科学基金、国家自然科学基金、上海市青年科技英才扬帆计划、上海交通大学海洋跨学科项目等的支持。

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

为了应对全球气候变化和环境问题，越来越多的国家将“碳中和”上升为国家战略。负碳技术通过捕集、贮存和利用二氧化碳以此抵消难减排的碳排放而成为了实现碳中和的重要途径，其中近年来快速发展、极具应用前景的二氧化碳电解技术受到广泛关注。研究人员正在进行二氧化碳／一氧化碳电解性能测试近日，中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）包信和院士、研究员汪国雄、研究员高敦峰团队在二氧化碳/一氧化碳电解制备燃料和化学品研究中取得新进展。团队揭示了碱性膜电解器中二氧化碳/一氧化碳电催化还原反应覆盖度驱动的选择性变化机制，并组装出千瓦级电堆，其电解性能是目前文献报道最高值。该成果可以实现钢厂尾气或者化工尾气的高值化利用，为二氧化碳/一氧化碳电解技术从实验室到实际应用提供了技术基础。相关成果发表在国际顶级学术期刊《自然—纳米技术》上。通过利用可再生能源产生的电能，二氧化碳电解反应可以将二氧化碳转化为高附加值燃料和化学品。乙烯、乙酸和乙醇等多碳产物具有较高的能量密度和市场需求，是理想的电解产物。然而，在工业级电流密度下高选择性生成多碳产物仍然存在很大挑战。本工作中，团队基于钢铁工业排放出大量的二氧化碳/一氧化碳混合尾气这一现状，通过改变进料气组成来调变碱性膜电解器阴极氧化铜催化剂的微环境，实现了在工业级电流密度下高效二氧化碳/一氧化碳电解制备多碳产物。随着进料气中一氧化碳压力的增加，电解主产物逐渐由乙烯转变为乙酸，且电流密度显著增加。为进一步验证电解过程的可行性，团队组装了4节100 cm2的碱性膜电堆，其电解功率最高达到2.85 kW，在总电流为150 A时，乙烯的生成速率为457.5 mL min?1；在总电流为250 A时，乙酸的生成速率为2.97 g min?1。团队研制的碱性膜电解器和电堆“团队在电化学器件上进行了创新，研制了高性能碱性膜电解器件来电解二氧化碳/一氧化碳。”汪国雄介绍，“同时，我们通过改变反应气中一氧化碳分压来调控电极催化剂微环境，揭示了反应覆盖度驱动的选择性转变机制。”该项研究不仅为单一多碳产物的定向生成提供了重要参考，而且为二氧化碳/一氧化碳电解从实验室走向实际应用提供了技术基础。提及下一步研究方向，汪国雄说：“我们将进一步开展放大研究，研制大规模的碱性膜电堆和系统，提高在实际工况下的稳定性，实现在工业领域的示范运行。”

【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。

p　　近十年间，在能源技术变革以及新兴科技的带动下，全球锂离子电池产量进入飞速增长期，锂离子电池产业的蓬勃发展，也为锂离子电池检测领域带来新的机遇。随着锂离子电池基础科学研究仪器水平不断提升，几乎各类先进科学仪器都逐渐在锂离子电池的研究中出现，且针对锂离子电池的研究、制造也开发了许多锂电行业专用的仪器设备。/pp　　为促进中国锂电检测产业健康发展，仪器信息网结合锂离子电池检测项目品类，将从2018年12月起策划组织系列锂电检测系列专题报道，为专家、仪器设备商、用户搭建在线网上展示及交流平台。span style="color: rgb(112, 48, 160) "锂电检测系列专题内容征集进行中：/spana href="https://www.instrument.com.cn/news/20181204/476436.shtml" target="_blank" style="text-decoration: underline color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(192, 0, 0) "span style="color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(192, 0, 0) "【征集申报链接】/span/a/ptable cellspacing="0" cellpadding="0" border="0" align="center"tbodytr class="firstRow"td style="border: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " width="53"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"strongspan style="font-size:16px font-family:宋体"系列序号/span/strong/p/tdtd style="border-color: windowtext windowtext windowtext currentcolor border-style: solid solid solid none border-width: 1px 1px 1px medium border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="359"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"strongspan style="font-size:16px font-family:宋体"锂电检测技术系列专题主题/span/strong/p/tdtd style="border-color: windowtext windowtext windowtext currentcolor border-style: solid solid solid none border-width: 1px 1px 1px medium border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="126"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"strongspan style="font-size:16px font-family:宋体"专题上线时间/span/strong/p/td/trtrtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="53"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size: 16px font-family:宋体"1/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="359"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size:16px font-family:宋体"锂电检测技术系列——电性能检测技术/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="126"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size:16px font-family:宋体"2019年span1/span月/span/p/td/trtrtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="53"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size: 16px font-family:宋体"2/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="359"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size:16px font-family:宋体"锂电检测技术系列——形貌分析技术/span/p/tdtd rowspan="5" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="126"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size: 16px font-family:宋体"2019年/span/p/td/trtrtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="53"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size: 16px font-family:宋体"3/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="359"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size:16px font-family:宋体"锂电检测技术系列——成分分析技术/span/p/td/trtrtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="53"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size: 16px font-family:宋体"4/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="359"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size:16px font-family:宋体"锂电检测技术系列——晶体结构分析技术/span/p/td/trtrtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: 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border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px word-break: break-all " width="359"p style="margin-top:auto margin-bottom: auto text-align:center line-height:normal"span style="font-size:16px font-family:宋体"锂电检测技术系列——安全性和可靠性分析仪器及设备/span/p/td/tr/tbody/tablep style="text-align: center "span style="font-style: italic font-weight: bold line-height: 18px color: rgb(255, 0, 0) font-size: 18px "专题约稿|锂电材料元素分析难点解析/span/pdivp style="text-align: center "span style="color: rgb(127, 127, 127) "i——“锂电/i/spanispan style="color: rgb(127, 127, 127) "检测技术系列——成分分析技术”专题征文/span/i/pp style="text-align: center "ispan style="color: rgb(127, 127, 127) "/span/ispan style="text-decoration: none "ispan style="text-decoration: none color: rgb(127, 127, 127) "i(作者：冯文坤，安捷伦科技原子光谱应用专家)/i/span/i/span/p/divp　　在全球都在关注环境保护与可持续发展的大前提下，新能源——这个词已经为广大人民所熟悉，而较为密切相关的无疑是新能源汽车。目前新能源汽车的动力来源主要应用的是锂离子电池，锂电的性能决定了新能源汽车的续航里程和行驶安全，其中锂电材料主元素和杂质元素的含量对锂电的性能有着关键性影响。锂电产业链从原材料，到电池材料到废旧电池回收再利用等环节，都需要采用合适的检测手段来进行元素分析。正极、负极、电解液等锂离子电池相关材料中的元素检测是锂电池行业原材料控制的重要项目：Li、Co、Mn 等常量元素的含量检测是原材料控制的必测项目 杂质含量对材料品质以及电池产品性能有很大影响，需要严格控制。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/1ddecaf4-d764-49cc-8f1d-baab5039976d.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg"//pp　　span style="background-color: rgb(112, 48, 160) color: rgb(255, 255, 255) "strong锂电材料元素分析必要性/strong/span/pp　　在锂电的主要组成部分中，正极材料是最受关注的，因为它决定了锂电的能量密度。正极材料的元素配比和杂质控制是产品生产过程中重要的质量控制环节，而负极材料和电解液的杂质含量对锂电产品的安全性能有着重要影响。电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)由于具有更好的复杂基体耐受能力、更快的分析速度和更宽的线性动态范围，已成为了锂电生产的标配。/pp　　在 GB/T 20252-2014《钴酸锂》、GB/T 24533-2009《锂电池石墨负极材料》等锂离子电池相关标准中，规定使用 ICP-OES或等同性能分析仪器测试常量元素及微量杂质元素，并对磁性物质进行分析。在 GB/T 30835-2014《锂离子电池用复合磷酸铁锂正极材料》、GB/T24533-2009《锂电池石墨负极材料》、GB/T 30836-2014《锂离子电池用钛酸锂及碳复合负极材料》等锂离子电池相关标准中，规定依据 IEC 62321 方法、使用 AA、ICP-OES 和 ICP-MS 等仪器对材料中的 Cd、Pb、Hg、Cr 等限用物质进行检测。/pp　　锂电材料元素检测难点锂电池电解液样品的复杂基体(含高锂盐、高有机成分、F 成分)会产生电离干扰、物理干扰等，给 ICP-OES 的基体耐受性和抗干扰能力带来极大挑战。同时，锂电池材料复杂基体给软件扣除干扰的能力带来极大挑战。/pp　　span style="background-color: rgb(112, 48, 160) color: rgb(255, 255, 255) "strong锂电材料元素检测难点/strong/span/pp　　strong1.源于高含量Li元素的严重电离干扰造成结果不准确/strong/pp　　在锂电材料检测过程中，对于高锂的样品(如：碳酸锂、镍钴锰酸锂)的杂质元素检测，往往会发现Na、K元素结果偏高，其它杂质元素结果偏低，且数据常有不稳定的现象。这是由于大量存在的锂离子会使 Na 和 K的分析受到易电离元素 (EIE) 的干扰。为了尽量减小或消除 EIE 干扰，常用 ICP-OES 的径向观测模式进行分析，但是这种方案的灵敏度较低，无法满足电池级碳酸锂的分析要求，经常会出现“未检出”的情况。“未检出”就意味着杂质含量阴性吗?并非如此，还可能仪器灵敏度不够，这需要用“回收率测试”等方法验证。针对这些问题，我们推荐采用垂直炬管轴向观测+CCI冷锥+基体匹配的方案。采用轴向观测，保证足够的灵敏度 而CCI冷锥设计，将低温区电离干扰的等离子部分成功剥离，有效消除了大部分电离干扰。在加标浓度为0.05mg/L时，碳酸锂中14种杂质元素的回收率在95～105%之间，连续测试2.5小时，各元素RSD 2%。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/acaebc97-0c0d-44dc-abd8-01cc4ab9faf2.jpg" title="2.jpg" alt="2.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "碳酸锂中各元素测试结果及回收率结果/span/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/3c84c593-962d-4906-8eb6-b2971c011dcc.jpg" title="3.jpg" alt="3.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "碳酸锂中各元素长期测试稳定性数据/span/pp　　strong2.锂电材料复杂基质造成的结构背景干扰/strong/pp　　六氟磷酸锂电解液基体非常复杂，含有大量有机物，并常利用有机溶剂稀释后进样分析。在复杂基体下，在被测元素波长附近，常会产生复杂的结构背景信号，对微量被测元素形成严重干扰。此外，样品基质含有大量含F物质，可能对常规玻璃雾化系统造成腐蚀。/pp　　金属杂质元素需要控制在1ppm以内，而复杂的结构背景从而导致检出限变差，无法满足六氟磷酸锂电解液中金属杂质元素的检测要求。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/a205d8ff-0237-4aa5-9cc4-65d8c8cd144b.jpg" title="4.jpg" alt="4.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "20% 乙醇水和以 20% 乙醇水配制的 As 标准溶液的叠加谱图/span/pp　　对于样品中含F物质，我们推荐使用专门的HF进样系统。六氟磷酸锂电解液中含有一定量的碳酸酯成分，为保证测试溶液的稳定性，我们推荐采用 15%–20% (w/w) 乙醇水溶液按重量比将电解液样品稀释 10–20 倍后上机检测。/pp　　对于复杂背景信号对微量杂质检测带来的严重的结构背景干扰问题，常规方法(如干扰系数校正法)无法解决。我们推荐利用FACT 快速自动谱线拟合技术，可利用数学拟合方法进行自动建模，元素信号从有机物背景干扰中剥离出来(如下图)，有效降低了微量元素检测的检出限，检测准确度大大改善。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/b004f610-9f10-4f37-a3e9-2313ef6a72fb.jpg" title="5.jpg" alt="5.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "采用 FACT 技术扣除背景后的谱图/span/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/3c806663-a385-41a8-9bef-804316d6a557.jpg" title="6.jpg" alt="6.jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) "/spanspan style="color: rgb(0, 176, 240) "六氟磷酸锂中12 种杂质元素的方法检测限 (MDL)/span/pp　　在锂电池产业链中，除了元素分析，还需要围绕产品质量、原材料质控、或锂电池各种性能指标的研发工作进行一系列的理化测试，包括：电池鼓胀气体成分分析 (GC、微型 GC)、电解液、添加剂成分分析 (GC、GC/MS)、石墨类负极材料有机物含量测试 (GC/MS)、电解液未知成分分析 (GC/Q-TOF、LC/Q-TOF)、SO42-、Cl- 等阴离子及 Si 等非金属元素分析 (UV-Vis)、电解液等原材料鉴别 (FTIR)等。安捷伦科技在锂离子电池材料检测领域积累了大量经验和数据。希望安捷伦锂电行业解决方案给锂电材料检测工作者带来帮助。/pp style="text-align: center "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/24328cae-12b6-4328-afd7-40bec13e3300.jpg" title="7.jpg" alt="7.jpg"//p

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。

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

近日，中国科学技术大学高敏锐教授课题组设计并研制了一种完全由非贵金属驱动的碱性膜燃料电池(AEMFC)。该电池以Ni3N作为阳极、ZrN作为阴极(图1)，在氢气-氧气和氢气-空气条件下分别展现了256 mW cm-2 和151 mW cm-2的功率密度。相关成果以“Plasma-Assisted Synthesis of Metal Nitrides for an Efficient Platinum-Group-Metal-Free Anion-Exchange-Membrane Fuel Cell”为题发表在在国际知名期刊Nano Letters上。 图1. 等离子体增强化学气相沉积制备的Ni3N和ZrN用于AEMFCs。 　　利用非贵金属来驱动燃料电池将大幅度降低电池成本，摆脱对稀有贵金属资源的依耐。由于非贵金属位点活性低，结构易变性强，导致利用非贵金属驱动AEMFCs面临巨大挑战。近年来，高敏锐课题组致力于非贵金属设计高性能的AEMFC电极催化剂，已取得阶段性进展(Nat. Catal.2022, 5, 993 Angew. Chem. Int. Ed.,2022, 61, e202208040 Nat. Commun.2021, 12:2686)。然而，如何基于非贵金属材料的结构设计和调控，实现其在严苛的电池运行环境下稳定的功率输出仍然是完全非贵金属燃料电池亟需解决的难题。 　　过渡金属氮化物具有导电性优异、电化学稳定性好以及耐腐蚀性强等特性，有望设计高活性、高稳定性AEMFC电催化剂。传统方法制备过渡金属氮化物是使用腐蚀性强的氨气作为氮源，一般会带来环境污染；而且，由于需要使用较高的合成温度，会导致材料烧结，减少催化活性位点。该研究组借助等离子体增强化学气相沉积来将氮气离子化，有效使得惰性的氮气参与反应，制备了高质量的Ni3N和ZrN催化剂。这种方法具有很好的拓展性，可在各自的金属箔上制备晶片级的Ni3N和ZrN层，展现出很好的应用前景 (图2)。 图2. 等离子体增强化学气相沉积法制备高质量的Ni3N和ZrN。 　　研究人员利用旋转圆盘电极系统评估了Ni3N和ZrN在碱性电解质下氢气氧化(HOR)和氧气还原(ORR)性能。结果表明，Ni3N和ZrN分别展现了优异的HOR活性和ORR活性，接近贵金属Pt/C催化剂，并且非常稳定。基于此发现，研究人员将Ni3N和ZrN分别用作阳极和阴极催化剂组装到AEMFC中，在氢气-氧气和氢气-空气下分别获得256 mW cm-2 和151 mW cm-2的功率密度，并能够稳定的工作25个小时性能不衰减 (图3)。这是目前完全非贵金属催化剂驱动的AEMFCs所报道的最佳值之一。 图3. Ni3N和ZrN的电池性能。 　　借助理论计算，研究人员发现氮元素插入到金属晶格的间隙位点中，会优化金属位点的电子结构，使得金属位点的d带中心进一步远离费米能级，从而减弱了Ni3N中的Ni活性位点对H中间体的吸附能，并且使得Ni3N展现出了对OH中间体优异的吸附能力，从而赋予Ni3N优异的碱性HOR活性。此外，N的存在也削弱了ZrN中的Zr活性位点对O中间体的吸附能，使得其接近最优的O吸附能，从而带来优异的碱性ORR活性。 　　论文的共同第一作者为中国科大博士后张晓隆、博士生胡少进和王业华。中国科大高敏锐教授为通讯作者。相关研究受到国家自然科学基金委、国家重点研发计划、安徽省重点研究与开发计划等项目的资助。

近日，广东省科学院化工研究所研究员曾炜团队开发出具有超长循环寿命的柔性准固态碱性锌电池。相关研究发表于Surfaces and Interfaces。曾炜为该论文通讯作者，郭欣颖为第一作者。 　　随着便携式电子产品和电动汽车的快速发展，对具有多功能、高性能、高安全性电池的需求越来越大。碱性镍锌电池具有成本低、安全、理论容量高(820 mAh/g)和易于组装等优点，成为学界研究热点。然而，镍锌电池的实际应用还存在着结构不稳定和循环稳定性差等问题。因此，设计和构造具有优良结构稳定性和电化学活性的镍基正极材料至关重要。 柔性准固态碱性锌电池的制备过程。研究团队 供图 　　研究人员通过简易浸泡导电聚合物封装二硫化三镍空心纳米棒结构实现高性能正极材料。浸泡导电聚合物涂层不仅可以为二硫化三镍纳米棒提供附着力，防止二硫化三镍在循环过程中从基底上脱落，还可以通过完整的导电途径促进电子转移。 　　此外，还设计了具有双网多孔结构的凝胶电解质，采用海藻酸钠对Zn2+的结合可以有效降低Zn2+溶解鞘中结合水分子的活性，抑制副反应和枝晶的产生，实现锌离子的均匀沉积，提高电池的循环稳定性。 　　该柔性准固态电池具有良好的可逆性，在8 mA cm-2时表现出1.06 mAh cm-2(276.04 mAh g-1)的高比容量。该电池还表现出优异的倍率性能为93.72%，在30 mA cm-2具有10000次以上的超长循环稳定性，容量保持率达88.96%。 　　据了解，该柔性准固态电池可应用于柔性电子设备，进一步拓宽了碱性锌电池的应用领域。 　　上述研究得到国家自然科学基金、广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项资金等项目资助。

近日，中国科学院院士、中科院大连化学物理研究所纳米与界面催化研究组研究员包信和与研究员汪国雄、高敦峰团队，在二氧化碳/一氧化碳电解制备燃料和化学品研究中取得新进展。该研究揭示了碱性膜电解器中二氧化碳/一氧化碳电催化还原反应覆盖度驱动的选择性变化机制，并组装出千瓦级电堆，为二氧化碳/一氧化碳电解的实际应用提供了参考。 　　二氧化碳电解反应利用可再生能源产生的电能将二氧化碳转化为高附加值燃料和化学品，是近年来快速发展、颇具应用前景的负碳技术。乙烯、乙酸和乙醇等多碳产物具有较高的能量密度和市场需求，是理想的电解产物。然而，在工业级电流密度下高选择性生成多碳产物仍存在挑战。 　　本工作基于钢铁工业排放出大量的二氧化碳/一氧化碳混合废气这一现状，通过改变进料气组成来调变碱性膜电解器阴极氧化铜催化剂的微环境，实现了在工业级电流密度下高效二氧化碳/一氧化碳电解制备多碳产物。随着进料气中一氧化碳压力的增加，电解主产物逐渐由乙烯转变为乙酸，且电流密度显著增加。在0.6 MPa CO条件下，乙酸法拉第效率为48%，总电流密度达到3 A cm-2。机理研究表明，产物选择性变化受到*CO覆盖度和局部pH值影响，低*CO覆盖度时优先生成乙烯，高*CO覆盖度和高局部pH值利于乙酸的形成。在优化的电解条件下，多碳产物的法拉第效率和分电流密度分别达到90.0%和3.1 A cm-2，对应于100.0%碳选择性和75.0%收率，优于热催化CO加氢反应。为进一步验证电解过程的可行性，该团队组装了4节100 cm2的碱性膜电堆，其电解功率最高达到2.85 kW，在总电流为150 A时，乙烯的生成速率为457.5 mL min-1；在总电流为250 A时，乙酸的生成速率为2.97 g min-1。该研究不仅为单一多碳产物的定向生成提供了重要参考，而且为二氧化碳/一氧化碳电解从实验室走向实际应用奠定了技术基础。 　　相关研究成果以Coverage-driven selectivity switch from ethylene to acetate in high-rate CO2/CO electrolysis为题，发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项(A类)“变革性洁净能源关键技术与示范”等的支持。大连化物所揭示高效二氧化碳/一氧化碳电解反应的选择性变化机制

溶解氧的测量方法有两种：一、碘量法：水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰，生成四价锰的氢氧化物棕色沉淀。加酸后，氢氧化物沉淀溶解，并与碘离子反应而释放出游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘，据滴定溶液消耗量计算溶解氧含量。二、溶解氧仪法：溶氧仪由传感器和显示仪表两个部分组成。溶解氧分析仪传感部分是由金电极（阴极）和银电极（阳极）及氯化jia或氢氧化钾电解液组成，氧通过膜扩散进人电解液与金电极和银电极构成测量回路。目前溶解氧仪可分为便携式溶解氧，台式溶解氧分析仪，在线式监测水中溶解氧仪。传感器是采用荧光猝灭原理，通过自主研发的传感膜，计算出水中的溶解氧含量。实现了实验室、污水、养殖、湖泊、地表水等各领域的水质监测。荧光法的优势就在于不消耗氧气、不需要频繁校准、没有流速和搅动的要求、不受硫化物的干扰。对于国内紧缺的溶解氧传感膜，可以毫不夸张的说，蛙视具有相当的储备及量产的能力

2023年7月8日，由中国材料研究学会主办的中国材料大会2022-2023在深圳国际会展中心开幕。据悉，本届中国材料大会系首次在深圳举办，大会聚焦前沿新材料科学与技术，设置77个关键战略材料及相关领域分会场，三天会期超1.9万名全国新材料行业产学研企代表齐聚鹏城，出席大会。会议同期，大会组委会还在会展中心17号馆举办了国际新材料科研仪器与设备展览会。展会现场，仪器信息网就参会感受、解决方案等话题采访了深圳市仲达科技有限公司副总经理董玉娟。以下为现场采访视频：

2022年，加州大学尔湾分校的忻获麟课题组在材料，物化，以及人工智能等领域共发表文章 26 篇，其中包括Nature, Nature Materials, Nature Nanotechnology, Science Advances, PNAS等。小编从物化与先进电子显微技术两个方面回顾一下2022年忻教授课题组的工作，希望带给读者一定的收获。忻获麟教授忻获麟，加州大学尔湾分校教授，康奈尔大学博士学位。2013年到2018年间，他在布鲁克海文实验室建立了三维原位表征课题组。2018年夏，转职于美国加州大学尓湾分校物理系并建立了以深度学习为基础的人工智能和能源材料研究组DeepEM Lab。忻获麟教授是电子显微学领域国际上的知名专家，是电镜行业顶级年会Microscopy and Microanalysis 2020的大会主席以及2019年的大会副主席，是NSLSII光源的科学顾问委员会成员，是布鲁克海文国家实验室的功能纳米材料中心和劳伦斯伯克利国家实验室提案审查委员会成员。他于2021年获得Materials Research Society的杰青奖（Outstanding Early-Career Investigator Award），Microscopy Society of America 的伯顿奖章（Burton Medal），UC Irvine的杰青奖（UCI Academic Senate Early-Career Faculty Award）；2020年获得能源部杰青奖(DOE Early Career Award)。他在表征何物化方面的研究受到政府和大型企业的关注。2018年至今四年时间，他作为项目带头人得到政府和企业界超过五百万美元的资助用于其课题组在绿色储能，电/热催化和软物质材料方向的研究。他是Nature, Nat. Mater, Nat.Energy, Nat. Nanotechnol., Nat. Commun., Sci. Adv., Joule, Nano Lett., Adv. Mater. 等众多期刊的审稿人。他从事人工智能电镜和深度学习、原子级扫描透射电镜以及能谱相关的理论和技术、高能电子隧道理论以及三维重构理论等方向的研究。除了理论和方法学的研究，他应用三维电子断层扫描术对锂电池、软硬物质界面、金属催化剂等多方面进行了深入的研究。其课题组发表文章超过300篇，其中在Science，Nature，Nat. Mater.，Nat. Nanotechnol.，Nat. Energy，Nat. Catal.，Nat. Commun. 等顶级期刊上发表文章42篇（其中17篇作为通讯发表）。储能材料研究与先进电子显微技术1. Nature: 高熵掺杂实现零应变的高镍无钴正极高镍-无钴材料作为下一代高能量密度锂离子电池正极已经成为共识，然而高镍体系普遍存在化学-力学稳定性差的问题。当前的表面包覆、掺杂以及改善电解液等策略，尽管可以提升其容量保持率，但是难以抑制高镍正极内部的应变，且难以实现优异的热稳定性。这篇工作提出了一种“高熵掺杂”的效应，即在保证高镍-无钴的基本结构下，引入多种并不具有电化学活性的掺杂离子，极大地抑制了材料在充放过程中轴向应力与体积变化，同时实现了与商用NMC-532相媲美的热稳定性，从而大幅提升了该材料的循环性能。该工作指出了一种在各种商业化NMC材料中都能够实现无钴化的策略，为实现高安全性、高稳定性、高容量、低成本的新一代锂离子电池提供了解决思路。参考文献Zhang, Rui, et al., Huolin Xin, Nature 610.7930 (2022): 67-73.2. Nature Materials: 高镍正极脱锂切变形成的相界面原子结构层状氧化物的失效机理研究是推动长寿命、高能量密度锂离子电池研发的重要基石。目前，相比于已被广泛研究的晶格失氧—过渡金属迁移诱导的相变失效机制，人们对于脱锂导致的晶格失稳与剪切相变的认识还非常有限。该工作利用深度学习辅助的超分辨透射电镜技术首次全面揭示了高镍层状氧化物正极中脱锂-切变形成的相界面原子结构组态。这一研究为高镍层状正极材料的脱锂诱导的剪切相变提供了新的深入认识，并为通过“界面工程”优化现有高镍正极材料以及开发下一代长寿命锂电正极材料提供了理论基础。参考文献C.Y. Wang, X.L. Wang, R. Zhang, T.J. Lei, K. Kisslinger, H.L. Xin. Nature Materials, (2023).3. Nature Nanotechnology: 冷冻电镜揭示Li/聚合物电解质界面设计加州大学尔湾分校忻获麟教授联合美国陆军研究实验室许康研究员以及布鲁克海文国家实验室杨晓青研究员，Ruoqian Lin博士等人通过使用冷冻电镜成像和光谱技术研究了固态聚合物电解质和Li负极之间的SEI的结构和化学性质。并发现了Li负极的降解机制：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。以此表征为指导，研究人员通过加入FEC添加剂成功开发了一种新型SPE，成功地消除了腐蚀性副反应并控制SEI的形成，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、高电流密度和高面积容量。作者发现，固态聚合物电解质中的FEC添加剂会产生稳定且富含无定形LiF的SEI，最终可以在提高 Li负极的可逆性方面发挥重要作用。这项工作还为固态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。参考文献Lin, R., He, Y., et al., Xiaoqing Yang, Kang Xu, Huolin Xin, Nature Nanotechnology 17.7 (2022): 768-776.4. Nature Energy: LiF和Fe复合衬底助力锂电池快充锂金属负极的稳定性决定了锂金属电池的循环寿命，因此，控制锂金属的形核和生长至关重要。加州大学圣地亚哥分校刘平教授与尔湾分校忻获麟教授再次合作，报道了一种单晶晶种的生长，即使在高电流密度下也会导致致密锂的沉积。与广泛接受的使用亲锂表面实现无枝晶沉积的做法相反，本工作使用LiF和Fe的纳米复合材料制成的疏锂表面沉积六方晶体，从而诱导随后的致密锂沉积，实现快速充电。本工作表明，纳米复合材料具有均匀的Fe位点用于成核，而LiF可以实现快速的锂传输。使用3 mAh/cm2 的NMC811正极，1倍过量的锂和3 g Ah-1电解液在1 C倍率下循环130次以上，容量保持率为80%，比基准电池提高了550%。本工作的发现推进了对锂成核的理解，为实现高能量、快速充电的锂金属电池铺平了道路。参考文献Wu, Z., Wang, C., Hui, Z. et al. Nature Energy (2023). 5. AM: 高镍正极脱锂切变形成的相界面原子结构在所有控制锂金属沉积/剥离的因素中，固态电解质界面（SEI）对锂金属的生长/剥离动力学和形貌有至关重要的影响。到目前为止，人们虽然对锂金属生长机制的研究较为深入，但是对锂金属的剥离机制，以及在剥离过程中锂金属与SEI的相互作用行为尚不清楚。本工作利用原位透射电镜技术系统研究了锂金属的剥离行为，并首次提出了锂金属剥离过程中SEI的力学失稳判据。 研究发现了受SEI厚度与锂枝晶半径 比值控制的两种锂金属剥离模式。对于非力学稳定剥离模式 (t/r 临界值)，SEI发生屈曲和颈缩，导致锂残留或“死锂”的形成；对于力学稳定的剥离模式 (t/r 临界值)，锂金属剥离只涉及单一空腔的近平面推进，SEI不发生屈曲变形。该工作首次提出了锂金属剥离过程中的定量力学判据，指出锂金属与SEI的尺度匹配与力学优化设计是实现可逆锂金属沉积/剥离的有效策略。参考文献C.Y. Wang, R.Q. Lin, Y.B. He, P.C. Zou, K. Kisslinger, Q. He, Ju Li, H.L. Xin. Advanced Materials, (2022)6. ACS Energy Letters: LiF-Li3N复合界面实现Li-S电池800圈无衰减锂硫电池具备极高的能量密度，但锂金属负极的低库伦效率和枝晶生长，以及硫正极的溶解和多硫化物(LiPS)穿梭等问题严重制约了Li-S电池的循环稳定性。本工作中，作者选择了具备低LUMO能级和高还原电位的TMS-N3添加剂 (trimethylsilyl azide)，并将其应用于氟化局部高浓电解液体系(LHCE)中，首次实现了在锂负极和硫正极表面同时构筑LiF-Li3N界面层。其中，LiF对锂负极具备高表面能，可有效抑制枝晶的生成；高离子电导率的Li3N则能大幅降低界面处的电荷转移阻抗。该工作进一步采用同步辐射和冷冻电镜等表征，揭示了LiF-Li3N复合界面对Li2S形成和LiPS穿梭的抑制机理，最终实现了800圈循环性能仅衰减 0.7 %的Li-SPAN (硫化聚丙烯腈)电池。参考文献He, Yubin, et al, Huolin Xin, ACS Energy Letters 7.9 (2022): 2866-2875. 7. Nano Letters: 残余晶界对单晶正极的影响单晶化策略是抑制正极材料晶间开裂的有效途径，由于不存在内部晶界引起的衰减，单晶颗粒通常表现出更加稳定的结构和性能。单晶化过程需要将前驱体在更高的温度下烧结，从而使得原本一次颗粒逐渐长大，融合，然而这种单晶化过程通常是很缓慢的，且速度不均匀。该工作通过简单的两步法设计合成了一种模型材料-准单晶NMC-811(QSC-811)，该QSC-811的形貌与单晶（SC-811）几乎一致，但是通过FIB切面发现，QSC-811内部存在少数几个紧密结合的晶界。通过多种X射线技术结合高分辨STEM，作者发现QSC-811内部残留的晶界不仅使得电极产生开裂，更重要的是，晶界导致新生成的表面变得更加不稳定，从而加速了正极性能的衰减。这些研究结果为单晶正极降解机制提供了新的见解。同时，该工作也额外强调了，为了避免单晶正极性能的快速衰减，在材料烧结过程中，应格外注意前驱体的尺寸分布，烧结时间等影响，尽可能地消除残留晶界。参考文献Zhang, Rui, et al, Huolin Xin Nano Letters 22.9 (2022): 3818-3824. 8. Nano Letters: 锌电解液中的局部疏水性改善锌金属的可逆性水系锌金属电池的可再充电性受到锌金属负极的寄生反应和有害形态如树枝状或死锌的严重困扰。美国加州大学尔湾分校忻获麟教授团队与美国JPL实验室林若倩博士、美国陆军研究实验室许康博士团队等人，通过在水系电解液中引入一种“亲阳离子” 、”疏阴离子” 的新型稀释剂，首次实现了一种具有局部疏水性的新型水系电解液结构。该疏水性水系电解液概念在水系ZnSO4-H2O体系中得到了验证，其中引入的新型稀释剂为具有单一极性官能基团的小分子DMF。相比于H2O分子，DMF分子更易于吸附在Zn金属负极表面；而DMF分子同时具有很强的氢氧根反应活性，使得该局部疏水电解液能够进一步消耗水分解产生的氢氧根，从而抑制负极表面碱式盐副产物的沉积、消除负极表面钝化层的形成、提升界面反应动力学。将以上具有局部疏水性和界面碱性消除功能的水系电解液应用锌金属电池中，实现了极高的锌沉积/溶解可逆性。所构筑的锌离子电容器和锌离子全电池在低温及低N/P ratio条件下均具有优异的长循环稳定性。参考文献Zou, Peichao, et al, Huolin Xin Nano Letters 22.18 (2022): 7535-7544. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c025149. AEM: 高熵-超晶格实现稳定钠电正极过渡金属层状氧化物因其在能量密度和成本方面的整体优势，使其成为钠离子电池极具潜力的阴极材料。然而，在高工作电压区间内，氧化物电极的稳定性通常会受到复杂相转变和不可逆氧氧化还原反应的影响，从而导致较差的结构稳定性和快速的容量损失。加州大学尔湾分校忻获麟教授与美国布鲁克海文国家实验室胡恩源博士和东南大学徐峰教授等人，通过多组分调控和引入无变价的锂元素，首次提出并构筑了高熵结构与超晶格结构（锂/过渡金属有序排列）共存的层状氧化物钠电正极，实现了在高截止电压范围内（4.5 V）电极材料长循环的稳定性。“高熵设计”与“超晶格结构”结合的策略也为开发新型层状结构材料，降低高电压条件下应变和相变，提升阴离子氧化还原可逆性等方面提供了更多可能性。参考文献Yao, Libing, et al. Advanced Energy Materials 12.41 (2022): 2201989.物化领域的设计与应用1. Nature Materials: 单金属到多金属的单原子催化剂库原子级分散的单原子催化剂作为连接均相催化剂和多相催化剂的桥梁，兼具了二者的优点。尽管单原子催化剂具有广阔的发展前景，但对于单金属的单原子相空间的分界的了解仍十分有限，更不用说针对更复杂的多金属相空间，这导致单原子催化剂的开发面临巨大挑战。加州大学尔湾分校忻获麟教授、厦门大学郑金成教授、天津理工大学罗俊教授等人采用溶解-碳化法合成了基于37种单金属元素的单原子催化剂，并对其进行了表征和分析，建立了目前报道的最大的单原子催化剂库。原子级分散的金属原子被锚定在N掺杂的碳上，结合原位研究，作者揭示了单原子的氧化态、配位数、键长、配位元素和金属负载的统一原理，以指导单原子催化剂的设计。参考文献Han, Lili, et al, Jincheng Zheng, Jun Luo, Huolin Xin, Nature Materials 21.6 (2022): 681-688.2. Science Advances: 设计用于高效碱性氢氧化的Ru-Ni双原子位点碱性氢氧化反应（HOR）的缓慢动力学严重限制了阴离子交换膜燃料电池的发展。该工作通过理论和实验相结合的方法开发了一种针对最佳HOR催化剂的设计策略，并通过原位技术加深了对HOR反应机理的理解。研究人员首先通过密度泛函理论计算预测出在筛选的单原子和双原子中心体系中，Ru-Ni双原子位点具有最佳的HOR催化活性。实验结果表明，具有Ru-Ni双原子位点的RuNi/NC催化剂在碱性电解液中表现出良好的电催化HOR活性。SECM研究表明，RuNi/NC的优异电化学活性源于Ru-Ni双原子中心。DFT计算和原位X射线吸收光谱研究进一步揭示了Ru和Ni在HOR过程中促进分子H2解离和加强OH吸附的协同作用。参考文献Han, Lili, et al, Huolin Xin, Science Advances 8.22 (2022): eabm3779. 3. JACS: 第二壳层阴离子调节单原子位点配位环境锚定在碳基体上的基于TM-N4活性位点的TM-N-C单原子型电催化剂有望用于高效催化氧还原反应。相对于3d过渡金属，以4d和5d过渡金属为活性中心的TM-N-C催化剂更加持久耐用，并且不易发生Fenton反应而造成催化剂、离聚物和膜的降解。然而，这类催化剂的ORR活性仍不能达到最佳，且目前为止，关于如何精确调控4d, 5d金属单原子位点的配位环境以提升其ORR性能的研究报道尚少。在本工作中，作者以单原子 Ru-N-C 作为模型体系，研究报道了一种采用电负性相对较弱的S阴离子配位来改善催化剂电子结构和ORR性能的方法策略。电化学测试与DFT计算表明S阴离子在Ru位点的第二配位壳层中与第一壳层的N 原子键合，间接调控了Ru位点的电子结构，从而降低了对反应中间体的吸附能，使ORR与金属空气电池放电性能提升。参考文献Qin, Jiayi, et al, Huolin Xin, Journal of the American Chemical Society 144.5 (2022): 2197-2207.4. PANS: SnO2/MXene催化剂实现高效CO2RR电化学二氧化碳还原提供了一种缓解全球变暖并同时缓解日益严重的能源危机的方法。特别是电还原CO2生产甲酸，因为它在甲酸燃料电池、化学中间体和储氢系统等各种应用中具有广阔的应用前景。Sn基材料是一种有前景的CO2RR催化剂，然而其能量效率对于实际电解而言太低，需要较大的过电势才能实现较高的电流密度。为了解决Sn基催化剂过电势大和甲酸选择性低的问题，忻获麟团队报道了一种低维SnO2量子点与超薄Ti3C2Tx MXene纳米片（SnO2/MXene）化学耦合的催化剂，这可以暴露更多的活性位点、缩短离子扩散距离、增加电解液-电极之间的接触面积，从而提高电催化活性。此外，杂化材料中两种组分的化学偶联也为通过它们的协同效应和活性位电子结构调整来改善催化性能提供了很好的机会。参考文献Han, Lili, et al, Huolin Xin, Proceedings of the National Academy of Sciences 119.42 (2022): e2207326119.5. ACS Catalysis: 单原子Pd催化剂实现高效二电子ORR贵金属具有较高的H2O2催化活性、选择性和稳定性，是电化学生成H2O2最有潜力的催化剂。Pd-C催化剂通常用于二电子 ORR，低钯负载量和高粒子间距可以促进H2O2的选择性。Pd单原子催化剂一般是在纯碳材料上合成的，但是，这种合成方式很容易导致Pd团簇或纳米粒子的聚集。因此，有必要制备高性能、低负载量的Pd单原子电催化剂，同时保持高催化活性、高选择性和良好的耐久性。本文中，作者将Pd有效分散到ZIF前驱体骨架中，从而在氮-碳上获得原子分散的Pd单原子催化剂(Pd-NC)。Pd-NC催化剂在碱性介质中表现出优异的2e- ORR活性和H2O2选择性。在0.1 M KOH中，H2O2的选择性为~95%，起始电位为~0.8 VRHE。DFT计算证明Pdx-NC催化剂在热力学上更倾向于H2O2 (*-O)裂解而不是H2O(O-O)裂解。本工作提供了一种新的Pd SACs合成方法，并为2e- ORR催化机理提供了新的认识。

&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

JPBJ-611Y型便携式光学溶解氧测定仪，该仪器配套的溶解氧传感器可以很好适应野外应用环境，其结构和使用方式与在线传感器接近，具有坚固、结实、防脱落等优势。该仪器可以直接将溶解氧电极抛入河道进行检测，有效避免避免采样、送样过程中的水质变化。除此之外，该仪器采用全新荧光法溶解氧测量技术，不需要极化，不用更换膜片和电解液，减少维护的工作量，提高可靠性，特别适用于湖泊、污染源、养殖鱼塘、海洋检测等野外的现场检测。【主要特点】● 仪器允许现场测量，适应现代地表水尤其是城市河道水质保护的要求，测量数据实时、及时、准确。不必按照传统方法，需要将水样带到实验室再进行分析、测量，监测周期长，监测结果存在滞后性，无法及时、准确地反映水质污染变化。● 采用荧光法溶解氧测量技术，无需更换膜片和电解液，不受流速、搅拌环境、化学物质等因素的影响，抗干扰能力强，不需极化，测量稳定，使用方便。● 仪器采用全新微处理器技术，使用3.5’TFT触摸屏，有较高的透光率，特别适合野外使用。● 采用锂电池供电，大大延长了仪器的使用时间和使用体验。对比使用碱性电池供电的仪器，可以免于频繁地拆卸机箱、更换电池，提升了用户的使用体验。● 允许测量溶解氧浓度、溶解氧饱和度、温度值；● 支持电极校正功能，用户可以校正零氧、满度。● 支持大气压自动补偿。● 支持测量断面ID管理，允许用户创建最多30个测量断面。● 支持GPS功能，测量结果包含测量断面的位置信息。● 仪器支持存贮最多1000套测量结果，每个测量结果包含以下信息：测量断面ID、测量时间、操作者、GPS信息、测量结果、电极校正信息。● 支持查阅存贮结果，支持多种查阅条件，可根据测量断面ID、按断面名称、存贮编号、存贮时间、操作者ID等进行查阅，查阅结果以曲线方式显示。● 仪器支持固件升级功能，允许仪器功能扩展和个性化要求。● 仪器具有断电保护功能，支持低功耗管理功能，包括自动背光调整、自动关机等功能，以节约功耗。【技术参数】 型号技术参数JPBJ-611Y准确度级别±0.30mg/L（示值误差）测量范围溶解氧（0.00～20.00）mg/L溶解氧饱和度（0.0～200.0）%温度（0.0～50.0）℃分辨率溶解氧0.1/0.01mg/L溶解氧饱和度0.1%温度0.1℃基本误差溶解氧±0.30mg/L溶解氧饱和度±10%温度±0.2℃温度补偿自动（0.0～50.0）℃盐度补偿手动（0.0～50.0）g/L大气压补偿自动（50.0～110.0）kPa电源可充锂电池尺寸（mm），重量（kg）235× 90 × 56 ；约0.3标配电极DO-962溶解氧电极创新点：JPBJ-611Y型便携式光学溶解氧测定仪，采用全新荧光法溶解氧测量技术，无需极化，无需更换膜片和电解液，维护工作量少，可靠性强，支持将溶解氧电极抛入河湖进行原位检测，符合地表水环境检测的现场监测质量控制与保证的要求，特别适用于河道、湖泊、污染源、养殖鱼塘、海洋检测等野外现场原位检测水体中的溶解氧值。雷磁JPBJ-611Y型便携式溶解氧测定仪

近日，工业和信息化部公开征集对《高温锂原电池(组)》等377项行业标准和52项国家标准计划项目的意见，并将其予以公示。　　其中涉及电池行业的标准计划项目有20项，其中化工行业4项、有色行业1项、轻工行业9项、电子行业6项 与锂电池相关的标准计划项目共计7项。　　摘录本次公开征集的标准制修订计划项目中涉及电池行业的部分内容如下：表12018与电池行业相关标准项目计划表序号申报号项目名称性质制修订代替标准完成年限部内主管司局技术委员会或技术归口单位主要起草单位备注化工行业23HGCPXT1876-2018电池用磷酸铁推荐修订HG/T4701-20142020原材料工业司全国化学标准化技术委员会无机化工分技术委员会广东邦普循环科技有限公司、瓮福（集团）有限责任公司、广西明利化工有限公司、重庆新申世纪化工有限公司、中海油天津化工研究设计院等重点24HGCPZT1877-2018电池用硫酸镍推荐制定2020原材料工业司全国化学标准化技术委员会无机化工分技术委员会衢州华友钴新材料有限公司、浙江华友钴业股份有限公司、中海油天津化工研究设计院有限公司等重点25HGCPZT1878-2018电池用硫酸钴推荐制定2020原材料工业司全国化学标准化技术委员会无机化工分技术委员会广东佳纳能源科技有限公司、浙江华友钴业股份有限公司、衢州华友钴新材料有限公司、广东省工业分析检测中心、清远佳致新材料研究院、中海油天津化工研究设计院有限公司重点78HGJNZT1931-2018废电池冷却液处理处置技术规范推荐制定2020节能与综合利用司全国化学标准化技术委员会硫和硫酸分会广东邦普循环科技有限公司、湖南邦普循环科技有限公司、中海油天津化工研究设计院有限公司重点有色行业150YSCPZT2003-2018动力电池极柱用铜型材推荐制定2020原材料工业司全国有色金属标准化技术委员会浙江力博实业股份有限公司重点轻工行业286QBCPZT2148-2018锂离子电池用铝塑封装膜推荐制定2021消费品工业司全国塑料制品标准化技术委员会上海紫江新材料科技股份有限公司、佛山佛塑科技集团股份有限公司、乐凯胶片股份有限公司等一般304QBCPXT2166-2018碱性锌-二氧化锰电池零配件第1部分：正极钢壳推荐修订QB/T2459.1-20112020消费品工业司全国原电池标准化技术委员会轻工业化学电源研究所、国家化学电源产品质量监督检验中心、宁波光华电池有限公司、中银宁波电池有限公司、浙江野马电池有限公司、福建南平南孚电池有限公司等一般305QBCPXT2167-2018碱性锌-二氧化锰电池零配件第2部分：负极底推荐修订QB/T2459.2-20112020消费品工业司全国原电池标准化技术委员会轻工业化学电源研究所、国家化学电源产品质量监督检验中心、宁波光华电池有限公司、福建南平南孚电池有限公司、中银宁波电池有限公司、浙江野马电池有限公司、广州市虎头电池集团有限公司等一般306QBCPXT2168-2018碱性锌-二氧化锰电池零配件第3部分：密封圈推荐修订QB/T2459.3-20112020消费品工业司全国原电池标准化技术委员会轻工业化学电源研究所、国家化学电源产品质量监督检验中心、宁波光华电池有限公司、福建南平南孚电池有限公司、中银宁波电池有限公司、浙江野马电池有限公司、广州市虎头电池集团有限公司等一般307QBCPXT2169-2018碱性锌-二氧化锰电池零配件第4部分：集流体推荐修订QB/T2459.4-20112020消费品工业司全国原电池标准化技术委员会轻工业化学电源研究所、宁波市鄞州精艺机电厂、国家化学电源产品质量监督检验中心、福建南平华孚电器有限公司、福建南平南孚电池有限公司、中银宁波电池有限公司、浙江野马电池有限公司等一般308QBCPXT2170-2018无汞碱性锌-二氧化锰电池用电解二氧化锰推荐修订QB/T2629-20042020消费品工业司全国原电池标准化技术委员会轻工业化学电源研究所、湘潭电化科技股份有限公司、普瑞斯伊诺康有限公司、国家化学电源产品质量监督检验中心、苏州市质量监督研究所、福建南平南孚电池有限公司、中银宁波电池有限公司、浙江野马电池有限公司、广州市虎头电池集团有限公司等一般309QBCPXT2171-2018原电池用锌合金推荐修订QB/T2576-20022020消费品工业司全国原电池标准化技术委员会轻工业化学电源研究所、深圳中金岭南科技有限公司、国家化学电源产品质量监督检验中心、福建南平南孚电池有限公司、中银宁波电池有限公司、浙江野马电池有限公司、四川长虹新能源科技股份有限公司、广州市虎头电池集团有限公司等一般310QBCPZT2172-2018有源射频卡专用软包锂-二氧化锰原电池（组）推荐制定2020消费品工业司全国原电池标准化技术委员会轻工业化学电源研究所、武汉孚安特电池有限公司、惠州亿纬锂能股份有限公司、成都建中锂电池有限公司、国家化学电源产品质量监督检验中心等重点311QBCPZT2173-2018高温锂原电池（组）推荐制定2020消费品工业司全国原电池标准化技术委员会轻工业化学电源研究所、武汉孚安特电池有限公司、成都建中锂电池有限公司、惠州亿纬锂能股份有限公司、国家化学电源产品质量监督检验中心重点电子行业324SJCPZT2184-2018晶体硅光伏电池智能制造车间数据采集指南推荐制定2020电子信息司全国半导体设备和材料标准化技术委员会湖南红太阳光电科技有限公司、中国电子技术标准化研究院、通威太阳能(成都)有限公司、泰州乐叶光伏科技有限公司一般326SJCPZT2186-2018锂离子电池梯次利用推荐制定2020电子信息司工业和信息化部电子工业标准化研究院中国电子技术标准化研究院、广东邦普循环科技有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、欣旺达电子股份有限公司、东莞新能源科技有限公司、深圳市比亚迪锂电池有限公司等一般327SJCPZT2187-2018管道在线静电消除器技术规范推荐制定2020电子信息司工业和信息化部电子工业标准化研究院中国电子技术标准化研究院、中石化集团青岛安全工程研究院、上海安平静电科技有限公司、大连东强防静电技术有限公司等一般328SJCPZT2188-2018锂离子电池叠片/卷绕整齐度测量方法推荐制定2020电子信息司工业和信息化部电子工业标准化研究院深圳吉阳智能科技有限公司、广东茜恩自动化设备有限公司、东莞市和明机械有限公司、深圳市格林晟科技有限公司、锂离子电池安全标准特别工作组一般329SJCPZT2189-2018锂离子电池用铝壳推荐制定2020电子信息司工业和信息化部电子工业标准化研究院合肥国轩高科动力能源有限公司、中国电子技术标准化研究院、宁德时代新能源科技有限公司、欣旺达电子股份有限公司、珠海光宇电池有限公司、深圳市比亚迪锂电池有限公司等一般330SJCPZT2190-2018锂离子电池用辊压机推荐制定2020电子信息司工业和信息化部电子工业标准化研究院深圳市赢合科技股份有限公司、中国电子技术标准化研究院、广东茜恩自动化设备有限公司、深圳吉阳智能科技有限公司、福建星云电子股份有限公司、东莞新能源科技有限公司、深圳市比亚迪锂电池有限公司等一般　　对拟立项标准项目有不同意见，可在公示期填写《标准立项反馈意见表》并反馈至工信部科技司，邮箱地址：KJBZ@miit.gov.cn或cuiwh@miit.gov.cn(邮件主题注明：标准立项公示反馈)。　　此外，工信部还批准公布了《锂离子电池用电解液》等183项行业标准，其中与锂电池相关的行业标准有3项，标准条目摘录见下表：表2涉及电池行业标准编号、名称、主要内容等一览表序号标准编号标准名称标准主要内容实施日期汽车行业102QC/T1094-2018摩托车起动用锂离子电池通用技术条件本标准规定了摩托车起动用的锂离子电池的要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存。本标准适用于摩托车的起动用的锂离子电池。2019-01-01电子行业182SJ/T11723-2018锂离子电池用电解液标准主要内容包括锂离子电池用电解液的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存。其中，技术指标包括色度、密度（25℃）、游离酸、电导率（25℃）、水分、金属杂质含量、硫酸根离子和氯离子含量等。2018-10-01183SJ/T11724-2018锂原电池用电解液标准主要内容包括锂原电池（锂-二氧化锰、锂-二硫化亚铁、锂-氟化碳聚合物体系）用电解液的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、储存。其中，技术指标包括色度、水分、密度（20℃）、电导率（20℃）、金属杂质含量、硫酸根离子和氯离子含量等。2018-10-01附件：工业和信息化部2018年第三季度行业标准制修订计划（征求意见稿）6326516.docx

作为人类活动的物质基础，能源就如一只扼住人类社会发展咽喉的手，我们的日常生活处处离不开能源的使用。而在这个能源有限的蓝色星球，能源的发展，能源和环境，能源的存储和再生，是全世界、全人类共同关心的问题。随着科学技术的不断发展，诸如多晶硅太阳能电池，电动汽车，生物质能等新能源技术如同雨后春笋般在我们的生活中流行开来，人们对便携式能源存储设备的需求比以前更加庞大，并继续保持指数级增长。 为了顺应这种潮流，电池技术的发展和生产变得越来越多样化，以满足人们对电池全面功效的需求。小到随身携带的电子设备，大到出行的交通工具，电池几乎遍布于我们生活的每一个角落。今天，小编就来给大家说道说道这小小电池世界里的大学问！ 步入有趣的电化学世界 在电池世界里面，首先要提到的就是使用普遍的且有着近150年发展历史的铅酸电池，其广泛应用于交通、通信、电力、军事、航海、航空等领域。从结构上来说，铅酸电池的电极主要由有毒的重金属铅及其氧化物制成，电解液是腐蚀性很强的硫酸溶液。铅酸电池在放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。 铅酸电池在耐用性、便携性和环保性方面有比较大的局限。一般深充深放电在300次以内，且有记忆，寿命在两年左右，并且电池内的液体在消耗一段时间后，如果发现电池发烫或者充电时间变短，就需要补充液体；同时，一般铅酸电池的重量是16~30公斤，体积较大，不易携带；此外，电池在生产过程或回收过程容易造成环境污染。 为了倡导可持续发展，对环境无毒害的绿色电池技术正在成为主流。最常见的有碱性电池和锂电池。碱性电池也称碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池，是锌锰电池系列中性能最优的电池品种，适用于需放电量大及长时间使用。相比铅酸电池，碱性电池在某些应用中被证明是一种更有效率和安全的替代品，因为它们不含有剧毒和腐蚀性的成分。 碱性电池在结构上采用了与普通电池相反的电极结构，采用二氧化锰与石墨粉的混合物为正极，锌和其他添加物为负极，增大了正负极间的相对面积，而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液为电解液，允许离子在两极间移动。特别是负极锌也由片状改变成粉末状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，所以电性能得以很大提高。 总的电池反应式为：Zn+MnO2+2H2O+4OH－=Mn(OH)42－+Zn(OH)42－ 碱性电池是成功的高容量干电池，也是最具性价比的电池之一。由于它的防漏性相当好，所以可被使用在任何环境。 最后来带大家来看看目前电子设备中流行最广泛的锂电池。锂系电池可分为锂金属电池和锂离子电池。由于金属锂非常活泼的化学性质导致的安全问题尚未完全突破，因此目前广泛使用的锂系电池均为锂离子电池，而非锂金属电池。 锂离子电池是一种充电电池。一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料，石墨为负极材料，使用非水电解质的电池。主要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作，实现能量的存储和释放。锂离子电池常见的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂等。在这里，我们拿拥有较好安全性的磷酸铁锂电池举例。 磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质。电池分左右两边，左边是橄榄石结构的LiFePO4组成的电池正极，由铝箔与电池正极相连，中间是把正、负极隔开的聚合物隔膜，锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过；右边是由石墨组成的电池负极，由铜箔与电池的负极相连。电池的上下端之间是电池的电解质，主要成分是六氟磷酸锂LiPF6，整个电池由金属外壳密闭封装。充电时，正极中的Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；放电时，负极中的Li+通过隔膜向正极迁移。 锂电池耐用性较强，消耗慢，寿命长，且无记忆，同时便于携带。虽然价格相对比较昂贵，但是非常绿色环保，是一款清洁的能源存储设备，是电池行业的发展趋势。 水分仪跟电池也能扯上关系？ 看完了上面对电池知识的普及，是不是有种回到了似曾相识的化学课堂的感觉？其实在电池生产过程中，还有一项指标对电池的性能和可制造性起到至关重要的作用，这就是电池的水分含量。有人会觉得匪夷所思了吧~ 拿碱性电池来说，电池正负极材料成分被混进一种黏性物质，形成并产生合适的形状以构造电池。黏性混合物必须符合严格而又精确的水分含量规定，如果水分含量过多，导电性就会变差，因而电池容量就会不足；反之，如果水分含量不足，电池就很难成形。 全国乃至全球许多的电池生产商都信任奥豪斯的水分测定仪用来测定电池中的水分含量。下面拿来自我国华东地区的一家生产磷酸铁锂电池的客户举例。据相关实验显示，锂电池循环性能及倍率性能与电极水分含量密切相关，当电极水分含量超过0.06%时，电池循环性能和倍率性能降低，放电比容量严重衰减，循环200周后容量衰减近40%，且电池内阻增大，电化学阻抗增加。同时，电池极片在实际生产中的专配环节也会吸收水分，导致其电化学性能衰减。【1】因此在锂电池的生产当中，电极材料需要极其严格地控制水分。 奥豪斯MB 120水分测定仪配有全新的加热腔设计，同时精确控制的卤素加热系统可快速升温并均匀加热，结合高精度称重传感器可确保样品水分测试可读性达到0.01%/1mg。客户在电池生产过程中，每次仅需对电极材料粉末取样3~5g，根据样品的特性选择合适的温度进行测定，很快就能显示精准而又稳定的测定结果。整个过程不仅大大提升了测量的准确性，更节约了时间并提高了产能。 奥豪斯的设备不仅能在实验室中提供快速和重复性的结果，而且也能在工业环境中提供值得信赖的日常测量服务。如果你有更多关于工业生产中原料及成品水分测定方面的疑难咨询，或正在寻求更专业细致的水分仪选型指导，请及时联系我们，我们专业的工程师们届时将会在第一时间为您提供最满意的解答！ 参考文献：【1】牛俊婷，孙琳，康书文，赵政威，马紫峰. 电极水分对磷酸铁锂电池性能的影响[J]. 电化学，2015，21(5)：465-470.

TBP-T系列中压柱塞泵/色谱泵/恒流泵/化工泵(钛泵头)研制成功国内唯一 市场空白 技术领先 TBP-t系列恒流泵采用钛特种合金，具有耐腐蚀、耐高温、高强度等特点，用于强酸强碱性液体的恒压恒流精确输送，如：氨水，氯酸盐，电解铜镍的电解液，生产贵金属的强酸液，硝酸，硫酸，磷酸等。 钛元素描述： 　　具有金属光泽，有延展性。钛的主要特点是密度小，机械强度大，容易加工。钛的塑性主要依赖于纯度。钛越纯，塑性越大。有良好的抗腐蚀性能，不受大气和海水的影响。在常温下，不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀；只有氢氟酸、热的浓盐酸、热浓硫酸等才可对它作用。致密的表面光滑的钛对硝酸具有很好的稳定性，这是由于硝酸能快速在钛表面生成一层牢固的氧化膜,常温下，钛不与王水反应. www.tautobiotech.com/Products_03_03_10.htm 流路材料 纯钛、红宝石、氧化锆陶瓷 压力范围 0 － 2.0Mpa 流量范围 0.1-50.0ml/min 压力脉动 ≤ 0.08Mpa 压力准确度 ≤ 0.05Mpa 流量设定误差 ≤ 1% 流量精确度 RSD ≤ 1% 工作电压 220V±10%,50/60Hz 功率 75W 重量 12Kg 外形尺寸 360 mm × 255 mm × 160 mm