针对二次电池体系的原位-工况表征平台-乔羽.pdf

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1、针对二次电池体系的原位/工况表征平台乔 羽厦门大学 化学化工学院 2特色电化学原位谱学表征方法深度机理研究p 去溶剂化过程p 电解液分解成膜过程p 电解液分解产气过程p 电极材料产气过程p 电极材料结构演化过程p 还原并原位分析二次电池电极/电解液表界面、结构演化过程 （厦大/嘉庚实验室：搭建原位/工况 电池表征谱学平台）电池产气（电极、电解液）电极/电解液表界面反应电极材料演化（局域环境、晶体结构）XRD/XAS/NPDOEMS/GC-MSIR/Raman3Ex/In-situ表征揭示电极-电解液表界面关键过程p 通过静态（ex-situ）和动态（in-situ）表征模块的结合，捕捉反应中间

2、体，还原电极-电解液表界面分解路径，为表界面设计和强化提供依据。Yu Qiao*et al.ACS Energy Lett.2022,7,26772684Yu Qiao*et al.Adv.Funct.Mater.2023,33,2304496.Yu Qiao*et al.Energy Storage Materials 2022,53,492-504Yu Qiao*et al.J.Am.Chem.Soc.2023,145,15,87008713p 漫反射红外表征：电解液分解脱氢过程p 原位SERS表征：表面吸附中间产物p 案例（富锂电解液设计悖论）：高压电解液不再适用于4.5-4.8V富锂，

3、超氧化物中间产物亲核进攻和高电压下氧化分解方向相反！4“看见”电极-电解液表界面“去溶剂化”Yu Qiao*et al.Angew.Chem.Int.Ed.2024,e202400254p 界面“局部”高浓p 实质就是浓差极化带来的影响p 如何利用去溶剂化难易程度的不同来调控分解顺序，真正设计SEIp 电化学原位红外光谱：锂金属表面去溶剂化5特色电化学原位谱学表征方法深度机理研究电池产气（电极、电解液）电极/电解液表界面反应p 去溶剂化过程p 电解液分解成膜过程p 电解液分解产气过程p 电极材料产气过程p 电极材料结构演化过程p 还原并原位分析二次电池电极/电解液表界面、结构演化过程 （厦大/

4、嘉庚实验室：搭建原位/工况 电池表征谱学平台）电极材料演化（局域环境、晶体结构）XRD/XAS/NPDOEMS/GC-MSIR/Raman6将传统产气分析的功能拓展Yu Qiao*et al.Angew.Chem.2023,doi.org/10.1002/anie.202316112Yu Qiao*et al.Adv.Mater.2023,doi.org/10.1002/adma.202312159Yu Qiao*et al.Nano Lett.2023,23,8,35653572;Yu Qiao,et al.Nano Lett.2022,22,24,99729981p 通过静ex/in-si

5、tu MS表征模块的结合，定量关键动态过程、产物。7Operando 电池工况产气表征针对软包锂离子电池设计/改装相应的工况产气模具p 设计匹配标准化软包电池的模具，采集电池工况运行模式下的气体产物信息p 针对不同气体产物，在不同电压区间和充放电深度下的释放过程，解析电池反应p 施加外场调控，还原复杂工况，分析真实环境下的产气过程：高温、过充，等。Yu Qiao*et al.Journal of Energy Chemistry 2023,84,286-291.8从DEMS到in-situ GC-BID/MS:全产气分析p 传统DEMS/OEMS表征的产气并不准（正）确、也不全面p 自主设计六

6、分阀进样系统，实现in-situ/operando GC9从DEMS到in-situ GC-BID/MS:全产气分析p GC分离的前提下，双检测器实现全产物分析，澄清反应路径p 自主研发：原位GC-BID/MS系统10Operando表征 vs.In-situ表征（MS为例）p Operando工况表征的意义，可 能 不 仅 仅 是 从coin-cell到pouch-cellp 电池工作环境（构造、实际工作情况、复杂工作条件，等）p 田老师的比喻，本质上在于让体系迁就表征，还是表征迁就体系11特色电化学原位谱学表征方法深度机理研究电池产气（电极、电解液）