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動態(tài)現(xiàn)場原位（Operando）2D表征技術為電化學電池的空間動力學提供了基本的機械和化學見解。然而，目前快速充電期間電池級相位行為的實時表征仍主要限于同步加速器工具。

在此，美國哥倫比亞大學Daniel Steingart等人報道在電池聲學表征方面取得的重大進展，即采用空間分辨動態(tài)現(xiàn)場原位掃描來檢測在所有實際速率下充電期間整個電池區(qū)域的相位行為的局部變化。

圖1. 高達4C充電速率的operando幅度掃描

結果表明，實驗室大小的電池（~6 cm²）可以在2分鐘或更短的時間內完成掃描，這為高達~4C充電速率（或每15分鐘快速充電大約5-8次掃描）的原位掃描提供了足夠的保真度。

此外，作者發(fā)現(xiàn)快速充電期間的幅度衰減是由焊接接頭位置附近的局部鋰金屬鍍層引起的。差分振幅分析利用石墨分段動力學的電化學-機械耦合來可視化軟包電池不同位置的石墨鋰化程度。這項研究提出的這種operando原位掃描適用于檢測各種尺寸的鋰離子和無負極鋰金屬電池。

圖2. 無負極鋰金屬軟包電池的operando掃描

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

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