电池表征方法可实现更高性能的电动汽车

锂离子电池为便携式电子产品和电动汽车铺平了道路，但进一步提高其性能需要科学家了解其各种维度的电化学，因为它在电池运行过程中会发生演变。作者团队将两种技术结合起来，在现场描述电池的电化学特性，从而能够研究这些动态和复杂的变化及其关系。

该团队将原子力显微镜（AFM）与拉曼光谱（一种表征化学成分、结构变化和相变的非破坏性和超灵敏技术）合并，该技术用于以高空间分辨率表征电极材料的表面形貌的技术。将这些现象与其观察到的电化学性质联系起来，将有助于表征锂离子电池的结构与性质关系。

“这种新颖的设计能够适应在反射模式下进行高灵敏度拉曼检测的水浸物镜，用于AFM成像的光学杠杆检测，以及双电池用于有效避免电化学反应期间物镜被电解质污染，”作者说。

为了证明他们的系统在电池运行期间同时获得AFM图像和拉曼光谱的能力，研究小组在电解质溶液中对由电池材料锂锰氧化物制成的电极施加线性扫描电压。

他们确定了对应于过渡点的电压，如锂离子的去除和添加，并分析了在这些电压下获得的AFM图像和拉曼光谱。结果表明，锂材料在尺寸和结构上发生了变化，并且这些变化是相互关联的，这验证了该技术的有效性。

作者计划继续提高其系统的空间分辨率和灵敏度。

实验室

原文信息

标题

A novel design for the combination of electrochemical atomic force microscopy and Raman spectroscopy in reflection mode for in situ study of battery materials

期刊号

Review of Scientific Instruments 93, 073707 (2022)

作者

Xiaoxia Meng, Zhuanfang Bia, Xinru Wang, and Guangyi Shang

DOI：10.1063/5.0096766

期刊介绍

Review of Scientific Instruments发表科学仪器、设备、实验测量技术和相关数学分析方面的新进展。其内容包括发表科研论文、综述、前瞻性文章和关于仪器和实验测量技术的教程，涵盖所有科学领域，包括物理学、化学和生物学。也可以发表关于仪器仪表的新发展或研讨会或会议的特别专题。

期刊封面

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