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自 1990 年代初期鋰離子電池 (LIB) 的商業開發以來，它們已被用于當今社會所依賴的許多應用中。近年來，對鋰金屬電池 (LMB) 等“超越鋰離子”技術的研究也大受歡迎，隨著政府致力于實現碳中和，對二次電池技術的需求大幅增加。電池性能高度依賴于其電解質的傳輸和熱力學特性，了解這些特性對電池持續發展至關重要。

牛津大學Mauro Pasta教授等人提出了一種綜合表征電解質系統的方法。通過操作拉曼顯微光譜測量電解質濃度梯度隨時間的推移，結合恒電位電化學阻抗譜 (PEIS)，在單個實驗裝置內量化菲克“表觀”擴散系數 (D_app)、轉移數 (t₀⁺)、熱力學因子(χ_M)、離子電導率(κ)和電荷轉移電阻 (R_ct)。

使用四甘醇二甲醚 (G4) 中的雙（氟磺酰基）亞胺鋰 (LiFSI) 作為模型系統，研究提供了電解質濃度梯度的可視化；一種確定關鍵電解質特性的方法，以及一種將大量分子間電解質結構與所描述的傳輸和熱力學特性相關聯的必要技術。

作者希望這項工作將為電解質表征提供一種替代方法，并提供一種工具以促進對電解質的傳輸和熱力學特性如何影響鋰離子電池性能和 Li⁺電沉積形態的共同理解。

圖1. 數據分析及計算

圖2. LiFSI濃度對傳輸和熱力學特性的影響

Characterising lithium-ion electrolytes via operando Raman microspectroscopy. Nature Communications. 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24297-0

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牛津大學Nat. Commun.: 通過操作拉曼顯微光譜表征鋰離子電解質

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