新材料學(xué)院在《化學(xué)學(xué)會(huì)評(píng)論》發(fā)表離子稱量技術(shù)教程類綜述文章
深入理解與分析電池（包括鋰離子、鈉離子、空氣電池等）運(yùn)行過程中的體相和界面行為對(duì)于電池性能的持續(xù)改進(jìn)具有重要意義。電化學(xué)石英晶體天平（EQCM）離子稱量技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有力工具，因?yàn)樗梢?/span>在原位工況下研究電池各種現(xiàn)象，包括電極內(nèi)的離子插入/脫嵌、電解液中的固體成核、界面形成/演化和固液配位等。因此，電化學(xué)石英晶體天平對(duì)于分析電池中體相與界面的現(xiàn)象與機(jī)制具有重要意義。
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北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒課題組近年來(lái)利用的電化學(xué)石英晶體天平從電池材料體相離子脫嵌與界面結(jié)構(gòu)化學(xué)方面的取得了一系列的重要進(jìn)展，在Nat. Nanotech. (Nat. Nanotech., 2019, 14, 50–56) 等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表了約十篇機(jī)理探索文章。課題組系統(tǒng)性地總結(jié)這些工作，并結(jié)合電化學(xué)石英晶體天平離子稱量技術(shù)的基本工作原理與近期在電池領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，于國(guó)際化學(xué)和材料領(lǐng)域知名期刊《化學(xué)學(xué)會(huì)評(píng)論》（Chemical Society Reviews）上發(fā)表了題為“From bulk to interface: electrochemical phenomena and mechanism studies in batteries via electrochemical quartz crystal microbalance”的教程類綜述性（發(fā)表TUTORIAL REVIEW）文章（Chemical Society Reviews, 2021, DOI: 10.1039/d1cs00629k影響因子=54.5）。
圖1. 電化學(xué)石英晶體天平在電池領(lǐng)域研究中的應(yīng)用示意圖
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在本綜述中，首先介紹了常用表征技術(shù)的現(xiàn)狀和電化學(xué)石英晶體天平的基本原理，包括其獨(dú)特的功能、背景（如操作理論和原理、歷史概述等）、對(duì)電池研究的優(yōu)點(diǎn)以及與其他原位技術(shù)（如X射線衍射、原子力顯微鏡、微分電化學(xué)質(zhì)譜法等）的聯(lián)用。此外，還進(jìn)一步回顧了最近關(guān)于應(yīng)用其用來(lái)研究電極和電解液的體相的現(xiàn)象以及界面反應(yīng)機(jī)制的進(jìn)展。體相研究包括電極中的離子嵌入/脫出行為（如電荷儲(chǔ)存機(jī)制、電極結(jié)構(gòu)演變和電化學(xué)離子交換合成等）和來(lái)自電解液的成核現(xiàn)象（如堿金屬陽(yáng)極上的離子電沉積、金屬-O2電池陰極上的成核等）。界面反應(yīng)包括固體電解液間相（SEI）的形成/演變（例如，在惰性電極和活性電池電極上），以及固液配位。最后對(duì)利用EQCM進(jìn)行電池研究的未來(lái)研究和發(fā)展提出了看法與展望。
圖2. 用于研究可充電電池的典型電化學(xué)石英晶體天平實(shí)驗(yàn)裝置
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這項(xiàng)工作由潘鋒教授、尹祖?zhèn)ゲ┦抗餐笇?dǎo)完成，博士研究生冀昱辰與尹祖?zhèn)ゲ┦繛槲恼碌墓餐谝蛔髡?。該工作得到了?guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、深圳市科學(xué)技術(shù)研究基金、廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)博士后基金等項(xiàng)目的大力支持。
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