电池离子储能动力学原位测量取得重大突破

近日，《自然-通讯》杂志发表了由暨南大学、中山大学、加拿大卡尔顿大学和加拿大科学院相关团队共同完成的研究成果。该研究在国际上首次实现了对电池内纳米级电子和离子动态分布及储能动态过程的实时、原位、精确测量。

原位准确测量电池中离子的微观和瞬态动态传输过程是一个全球性的科学难题，对深入理解电池储能的工作机理和开发新型电池系统具有至关重要的作用。目前，研究人员只能通过大型分析仪器来测量电池中的离子信息和微观反应过程，主要包括X射线衍射仪、中子衍射仪和拉曼光谱分析仪。但这些设备不仅价格昂贵，而且条件苛刻，无法应用到电池使用的实际环境中。因此，迫切需要开发适用于电池终端的电池原位检测技术。

为了克服这一难题，研究人员提出了高灵敏度等离子* * *振动光纤电化学传感技术，在国际上首次实现了对电池内纳米级电子和离子动态分布及储能动态过程的实时、原位、精确测量。所用光纤传感器的纤芯上刻有倾斜的光纤光栅，光纤表面镀有纳米金膜。通过精确的偏振控制，高效率地将纤芯模式激发到光纤包层，然后通过光纤表面金膜的振动，将包层模式转化为能量汇聚的等离子体振动波，从而建立起光纤内部光场与外部电场的耦合通道，实现光纤内部光场对表面纳米级电子和离子的精确测量。

团队率先实现了对储能重要动态过程“纳米级离子在电极表面嵌入和脱离”的精确测量，为揭示电池微观工作机理和开发新型电池体系提供了重要的方法支持。

该研究工作得到了国家自然科学基金重点项目的支持。暨南大学研究生王润林是本文第一作者，暨南大学教授郭团、中山大学教授吕锡鸿是本文通讯作者。

相关论文信息:/articles/s 41467-022-28267-y