李会巧AM综述通过高级可视化动态研

近日，华中科技大学李会巧教授团队在AdvancedMaterials上发表综述文章，论文题为“Dynamicinvestigationofbatterymaterialsviaadvancedvisualization:fromparticle,electrodetocelllevel”。锂离子电池是最受欢迎的二次电池，通常是由离子插入动力学控制的电化学系统。电池动力学涉及质量传输、电荷转移、离子-电子耦合反应、电解质渗透、离子溶剂化和界面演化。然而，传统的电化学方法很难捕捉到“黑匣子”电池中不同动态过程的准确和个体细节，而只能是全尺度多因素的最终结果。最近，不同类型的高级可视化技术被开发出来，为我们提供了强大的工具来跟踪和监控“黑匣子”电池内部的现场实时动态过程，从晶格中给出直观的细节和各种尺度的精细信息，单粒子，电极到细胞水平。在这里，作者回顾了通过在宽时间尺度和空间尺度上开发的技术研究电池材料电化学动力学的最新进展，包括活性粒子内部的动态过程，电极/电解质界面的动力学问题，电极的动态不均匀性，和细胞水平的动态运输。最后，作者总结了改善电池动态的基本原则，并强调了未来更严格条件下的新技术。展望未来，这篇评论打开了电池内部的视野，以便对动力学有更清晰、更深入和更透彻的了解。

第一作者：ChengZeng通讯作者：HuiqiaoLi通讯单位：华中科技大学论文DOI：10./adma.

Figure1.Multiscaledynamicprocessandmajortechniqueswiththecorrespondingspatialresolution.a)SchematicofSee-throughbattery;b)Schematicofatypicalintercalationbattery;c)Multipleinternaldynamicprocessesatvariousscale;d)multiscaledynamicprocesses(indarkblue)andthecorrespondingvisualizationtechniques(inlightblue)attheirassociatedspatialscalesusedthetechniquesutilizedtodirectlyprobeiontransport.

可视化技术是基于信息载体和样本之间的交互。LIB成像常用的信息载体有X射线、紫外和可见光、红外线、电子束、中子束、离子束、超声波等。这些信息载体具有不同的空间和信息类型，因此研究人员可以选择相应的技术来阐明电池内部在各种空间分辨率下的动态过程，例如离子迁移和扩散、SEI的形成和演化、锂的电镀和剥离、粒子缺陷和裂纹、相变、电解质润湿和填充等（图7）。单一的空间信息已经不能满足研究人员的需求，他们渴望在同一时间尺度上获取不同种类的信息，包括成分信息、形貌信息、应力分布信息、电荷分布信息、电化学信息等。以稳健和实用的方式将不同的技术组合在一起可能处于电池成像技术的前沿。检测机械信号和电化学信号（电化学阻抗）有助于量化电极裂纹和应力之间的相互作用。技术工作者正在努力提高化学、空间和时间分辨率。解决方案包括提高X射线源的通量和亮度以减少测量时间，利用体微结构灵敏度建模3D断层扫描重建，以检测比2D成像更多的化学和空间信息，开发具有更高空间分辨率的冷冻技术以实现高灵敏度电池材料。相信这些发展将带来更精炼的实验而不妥协，获得更接近真实案例的动态信息。

Figure7.Schematicdiagramshowingtheapplicationofadvancedvisualizationtechnologiestoclarityelectrochemicaldynamics(fromblack-boxbatterytosee-throughbattery).Thecleardynamicsfacilitatethedevelopmentof

转载请注明：http://www.abuoumao.com/hyls/204.html