哥大ACS Energy Lett.: 重大进展！锂离子电池空间动力学的原位2D声学表征

动态现场原位（Operando）2D表征技术为电化学电池的空间动力学提供了基本的机械和化学见解。然而，目前快速充电期间电池级相位行为的实时表征仍主要限于同步加速器工具。

在此，美国哥伦比亚大学Daniel Steingart等人报道在电池声学表征方面取得的重大进展，即采用空间分辨动态现场原位扫描来检测在所有实际速率下充电期间整个电池区域的相位行为的局部变化。

图1. 高达4C充电速率的operando幅度扫描

结果表明，实验室大小的电池（~6 cm²）可以在2分钟或更短的时间内完成扫描，这为高达~4C充电速率（或每15分钟快速充电大约5-8次扫描）的原位扫描提供了足够的保真度。

此外，作者发现快速充电期间的幅度衰减是由焊接接头位置附近的局部锂金属镀层引起的。差分振幅分析利用石墨分段动力学的电化学-机械耦合来可视化软包电池不同位置的石墨锂化程度。这项研究提出的这种operando原位扫描适用于检测各种尺寸的锂离子和无负极锂金属电池。

图2. 无负极锂金属软包电池的operando扫描

Operando 2D Acoustic Characterization of Lithium-Ion Battery Spatial Dynamics, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01324