1. Energy & Environmental Science：氧化鋁基全固態(tài)鈉金屬電池中枝晶生長的形態(tài)動力學(xué)

具有陶瓷電解質(zhì)和堿金屬負(fù)極的全固態(tài)電池（ASSB）是未來用于車輛電氣化和智能電網(wǎng)的潛在儲能技術(shù)。然而，在長周期、安全的ASSB的設(shè)計(jì)中，固體電解質(zhì)（SE）中不可控的枝晶生長導(dǎo)致ASSB短路已成為一個嚴(yán)重的問題，而其潛在機(jī)制尚不清楚。

在此，燕山大學(xué)黃建宇教授，唐永福教授等人通過多尺度成像和形態(tài)動力學(xué)跟蹤，表明Na枝晶通過Na沉積和裂紋擴(kuò)展的交替發(fā)生在β′′-Al₂O₃SE中生長。原子尺度成像證明，電化學(xué)循環(huán)導(dǎo)致沿著Na⁺傳導(dǎo)平面的大規(guī)模分層開裂，并伴隨著相鄰傳導(dǎo)通道的閉合。

原位SEM觀察揭示了Na沉積和裂紋擴(kuò)展之間的動態(tài)相互作用：Na沉積積累了導(dǎo)致裂紋的機(jī)械應(yīng)力；開裂釋放了局部應(yīng)力，從而促進(jìn)了Na的進(jìn)一步沉積。因此，鈉沉積和裂解交替進(jìn)行，直到發(fā)生短路。本文建立了一個多尺度相場模型來概括Na枝晶生長的形態(tài)動力學(xué)，預(yù)測生長枝晶的樹狀分形形態(tài)。

圖1. 原位光學(xué)顯微鏡觀察Na/β′′-Al₂O₃/Na對稱電池中Na枝晶在β′′-Al₂O₃SE中的生長

總之，通過OM和SEM系統(tǒng)對β′′-Al₂O₃SE中Na沉積和裂紋擴(kuò)展的動力學(xué)進(jìn)行了原位成像。原子尺度HAADF成像揭示了導(dǎo)致Naβ′′-Al₂O₃SE失效的機(jī)制。得到以下結(jié)論：首先，鈉枝晶生長表現(xiàn)出“記憶”效應(yīng)，即新的生長總是遵循舊的路徑。其次，存在于單晶晶粒表面的網(wǎng)狀Na可以通過β′′-Al₂O₃晶?？缇鞑?，導(dǎo)致Na/β′′-Al₂O₃/Na對稱電池在循環(huán)過程中短路。而且，HAADF成像顯示Na+傳導(dǎo)導(dǎo)致β′′-Al₂O₃傳導(dǎo)通道閉合；高電流密度觸發(fā)沿著傳導(dǎo)平面的大規(guī)模分層裂紋和沿著垂直于傳導(dǎo)平面的方向的尖晶石塊的斷裂。

原位SEM觀察揭示了Na沉積和裂紋擴(kuò)展之間相互作用的動力學(xué)：即Na沉積引起的裂紋先于Na沉積；鈉的沉積會引發(fā)新的裂縫；并且Na沉積跟隨裂紋直到發(fā)生短路。因此，本研究對Na枝晶沉積和裂紋擴(kuò)展進(jìn)行了多尺度研究，增強(qiáng)了對Na ASSB中β′′-Al₂O₃SE失效機(jī)制的理解，從而為指導(dǎo)Na ASSB儲能應(yīng)用的發(fā)展提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。

圖2. β′′-Al₂O₃合金中Na枝晶生長和裂紋擴(kuò)展的多尺度多相場模擬

Morphodynamics of dendrite growth in alumina based all solid-state sodium metal batteries, Energy & Environmental Science 2023 DOI:?10.1039/d3ee00237c

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2. Journal of the American Chemical Society：跳躍率和遷移熵作為固態(tài)電解質(zhì)內(nèi)超離子傳導(dǎo)的起源

全固態(tài)鋰電池（ASSLB）由于比目前的液態(tài)鋰電池有幾個關(guān)鍵的優(yōu)勢，包括更高的安全性、更好的機(jī)械/熱穩(wěn)定性，以及有可能達(dá)到能量/功率密度的要求而受到研究的關(guān)注。這給固態(tài)電解質(zhì)（SSEs）的發(fā)展帶來了巨大的推動力，因?yàn)镾SEs直接影響到整個電池的性能。無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)（SSEs）因其在高能固態(tài)電池中的潛在用途而獲得了極大的關(guān)注。然而，人們對SSEs中快速離子傳導(dǎo)的基本機(jī)制缺乏了解。

在此，西安大略大學(xué)孫學(xué)良教授，北京理工大學(xué)蘇岳鋒教授，格林先進(jìn)材料與技術(shù)研究院固態(tài)電池研究中心Liang Jianwen等人通過聯(lián)合分析方法闡明了影響SSE中離子電導(dǎo)率的關(guān)鍵參數(shù)，該方法檢查了幾種具有代表性的SSE（Li₃YCl₆、Li₃HoCl₆和Li₆PS₅Cl），這些SSE在xLiCl-InCl₃系統(tǒng)中得到了進(jìn)一步驗(yàn)證。電導(dǎo)率譜的標(biāo)度分析解耦了移動載流子濃度和跳躍速率對離子電導(dǎo)率的影響。

盡管載流子濃度隨溫度而變化，但僅此變化并不能導(dǎo)致電導(dǎo)率的幾個數(shù)量級差異。相反，跳躍速率和離子電導(dǎo)率隨著溫度的變化呈現(xiàn)出相同的趨勢。遷移熵是由跳躍原子從初始位置到鞍狀位置的晶格振動引起的，也被證明在Li+的快速遷移中起著重要作用。

圖1. 幾種具有代表性的SSE（Li₃YCl₆、Li₃HoCl₆和Li₆PS₅Cl）的電導(dǎo)率譜及不同溫度下的載流子濃度因子

總之，將跳躍率、載流子濃度和遷移熵對離子傳輸?shù)挠绊懡怦?，有助于設(shè)計(jì)和開發(fā)具有超離子導(dǎo)電性的固態(tài)電解質(zhì)。本工作發(fā)現(xiàn)并確定了在SSE中鋰遷移的主導(dǎo)因素。電導(dǎo)率光譜分析顯示，雖然單個SSEs的載流子濃度一般會隨著溫度的升高而增加，但這并不足以導(dǎo)致最終離子電導(dǎo)率的明顯變化。

相反，跳躍率和離子電導(dǎo)率表現(xiàn)出類似的隨溫度變化的趨勢，而且跳躍和Li⁺?電導(dǎo)率的激活能都是相似的。這表明，SSEs的離子電導(dǎo)率受移動載流子的跳躍率的影響比受其濃度的影響更強(qiáng)烈。結(jié)合AIMD模擬，離子傳導(dǎo)中的遷移熵貢獻(xiàn)被進(jìn)一步確定。

圖2. 遷移熵和遷移（跳躍）率對Li+?在無機(jī)SSE內(nèi)遷移的作用機(jī)制

Hopping Rate and Migration Entropy as the Origin of Superionic Conduction within Solid-State Electrolytes, Journal of the American Chemical Society?2023 DOI:?10.1021/jacs.3c01955

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3. Journal of the American Chemical Society：可擴(kuò)展的鋰滲流網(wǎng)絡(luò)！陽離子無序巖鹽正極材料中位點(diǎn)畸變的影響

為了滿足電動汽車市場和智能電網(wǎng)建設(shè)不斷增長的能源需求，研究人員致力于發(fā)明新型高能量密度的鋰離子電池材料。自從Lee和Ceder的開創(chuàng)性工作以來揭示了鋰離子可以進(jìn)入無序的rock-salt結(jié)構(gòu)后，鋰-無序rock-salt（DRX）正極材料已經(jīng)成為下一代高能量密度LIB的新星。與傳統(tǒng)的層狀正極材料不同，DRX 局部結(jié)構(gòu)的多尺度表征是具有挑戰(zhàn)性的。

在此，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室Zhang Yuanpeng、Liu Jue，中國科學(xué)院物理研究所王雪龍、禹習(xí)謙研究員等團(tuán)隊(duì)通過RMC方法為DRX正極材料Li_1.16Ti_0.37Ni_0.37Nb_0.10O₂ (LTNNO)建立了一個大晶胞（20×20×20，包含64000個原子）模型，并進(jìn)行了精修和分析。

結(jié)果顯示，與Ti⁴⁺有關(guān)的位點(diǎn)畸變在整個超級晶胞中普遍存在。位點(diǎn)畸變可以改變Li+ 通過四面體通道的遷移障礙，激活Li擴(kuò)散的部分1-TM通道。即利用RMC方法在統(tǒng)計(jì)分析DRX材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面的獨(dú)特優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)了以前被忽視的局部位點(diǎn)畸變對擴(kuò)展Li滲流網(wǎng)絡(luò)的影響。

圖1. 模擬超級單體中鋰離子遷移路徑示意圖

統(tǒng)計(jì)學(xué)局部結(jié)構(gòu)分析表明，與隨機(jī)極限相比，高價Ti⁴⁺和Nb⁵⁺與Li⁺離子協(xié)調(diào)導(dǎo)致0-TM通道的數(shù)量減少?；?-TM擴(kuò)散假說計(jì)算出的可接觸鋰含量明顯小于測量的電荷容量。對超級晶胞局部結(jié)構(gòu)的深入調(diào)查顯示，普遍存在的陽離子偏移，主要與Ti⁴⁺離子有關(guān)，是導(dǎo)致部分1-TM通道激活的原因。通過DFT計(jì)算，該工作提供了激活1-TM通道的偏移標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了一個擴(kuò)大的可接觸Li的滲濾網(wǎng)絡(luò)，與電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中測得的容量很一致。進(jìn)一步的計(jì)算表明，通過擴(kuò)大滲濾網(wǎng)絡(luò)到更多的1-TM通道，增加溫度可以提高可用的Li含量。

由于大型超級晶胞RMC建模與中子全散射相結(jié)合的獨(dú)特能力，獲得了涵蓋多個尺度的統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)信息。結(jié)果證明報(bào)道的DRX材料中的位點(diǎn)畸變是正確的，并將其與容量性能直接聯(lián)系起來。隨著TM位點(diǎn)偏移的增加，遷移障礙的下降引導(dǎo)提出了1-TM通道激活的機(jī)制，補(bǔ)充了廣泛接受的0-TM Li⁺擴(kuò)散方案。大型超級單元建模和RMC擬合方法在未來可以作為一個強(qiáng)大的工具來研究覆蓋多個長度尺度的復(fù)雜DRX材料。

圖2. DFT計(jì)算

Expandable Li Percolation Network: The Effects of Site Distortion in Cation-Disordered Rock-Salt Cathode Material, Journal of the American Chemical Society 2023 DOI:?10.1021/jacs.3c02041

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4. Advanced Functional Materials?：焓驅(qū)動實(shí)現(xiàn)液態(tài)Na–K合金的室溫超潤濕，用于柔性和無枝晶負(fù)極

二元合金Na-K在室溫下處于液態(tài)，成分范圍很廣，這使得它本身不存在固體枝晶生長。但是，Na-K合金的應(yīng)用卻因缺乏可潤濕的基體來固定液體金屬而受到困擾。?

在此，澳大利亞伍倫貢大學(xué)王云曉研究員、武漢大學(xué)曹余良教授、溫州大學(xué)侴術(shù)雷教授等團(tuán)隊(duì)基于焓驅(qū)動實(shí)現(xiàn)了液態(tài)Na–K合金的室溫超潤濕，并用于柔性和無枝晶負(fù)極。該工作提出了在空氣中對碳纖維布（CFC）基體進(jìn)行簡單的熱處理，這可以使CFC在室溫下從液態(tài)Na-K的疏水性變?yōu)槌瑵裥浴?/span>

結(jié)果表明，經(jīng)過處理的CFC表現(xiàn)出豐富的含氧官能團(tuán)（O-CFC），這可能是導(dǎo)致對液體Na-K金屬的潤濕性大幅提高的原因。超潤濕的O-CFC可以有效地固定液態(tài)Na-K，也可以作為導(dǎo)電基質(zhì)。由于Na-K合金的液體性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定循環(huán)的無枝晶Na金屬負(fù)極。

圖1. 液態(tài)Na–K合金

總之，該工作實(shí)現(xiàn)了在CFC基體中產(chǎn)生富含缺陷的O型官能團(tuán)的簡便方法。通過焓驅(qū)動的潤濕過程，O-CFC對Na-K液態(tài)金屬表現(xiàn)出了超潤濕特性。焓驅(qū)動的濕潤機(jī)制對堿金屬的普遍性也通過O-CFC基體對熔化的Na和K金屬的濕潤性的增強(qiáng)得到了驗(yàn)證。

Na-K@O-CFC在Na金屬負(fù)極、K金屬負(fù)極、Na金屬扣式全電池中提供了卓越的循環(huán)穩(wěn)定性，這是因?yàn)橐簯B(tài)金屬的自適應(yīng)性抑制了枝晶的生長。Na-K@O-CFC復(fù)合負(fù)極表現(xiàn)出良好的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)靈活的軟包電池操作。合理設(shè)計(jì)Na-K液態(tài)金屬的焓驅(qū)動超濕性宿主以實(shí)現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用，以及為其他堿金屬負(fù)極建立理想的宿主材料的缺陷工程概念，對未來的研究應(yīng)具有啟發(fā)性。

圖2. Na-K@O-CFC復(fù)合電極靈活性

Enthalpy-Driven Room-Temperature Superwetting of Liquid Na–K Alloy as Flexible and Dendrite-Free Anodes, Advanced Functional Materials? 2023 ?DOI:?10.1002/adfm.202302026

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5. Advanced Functional Materials?：具有梯度親鈉性的3D Sb基超穩(wěn)定金屬鈉負(fù)極復(fù)合材料框架

鈉(Na)枝晶作為引發(fā)安全問題的罪魁禍?zhǔn)祝呀?jīng)制約了鈉金屬電池的實(shí)際應(yīng)用。其根本原因是由于Na金屬負(fù)極的高活性，可不斷誘導(dǎo)界面副反應(yīng)和Na枝晶生長，導(dǎo)致容量迅速劣化，庫侖效率低，甚至內(nèi)部短路。

在此，南開大學(xué)焦麗芳教授團(tuán)隊(duì)采用界面化學(xué)和結(jié)構(gòu)工程相結(jié)合的方法報(bào)道了一種嵌入Sb納米粒子的柔性三維中空多孔碳纖維框架(Sb@HPCNF)。具有梯度親鈉性的3D Sb@HPCNF框架可以在5 mA cm^?2下保持高度可逆的Na鍍剝離循環(huán)>550 h，并具有24 mV的低過電位。此外，使用Na₃V₂(PO4)₃正極和Sb@HPCNF-Na負(fù)極的全電池表現(xiàn)出長循環(huán)穩(wěn)定性和優(yōu)異的高倍率性能。

圖1. Sb@HPCNF的制備及結(jié)構(gòu)表征

研究表明，仿生蓮藕樣多通道結(jié)構(gòu)的三維柔性Sb@HPCNF框架具有梯度親鈉性，不僅能有效調(diào)節(jié)無枝晶Na沉積，還能顯著誘導(dǎo)Na穩(wěn)定、均勻、水平生長過程?；诤琋/O官能團(tuán)的界面修飾層可以極大地提高Na+的親和力，促進(jìn)Na+通量的均勻成核。原位錨定的Sb納米粒子可以作為親鈉活性位點(diǎn)，誘導(dǎo)均勻鍍Na和各向同性Na生長。具有Sb@HPCNF-Na電極的對稱電池在5 mA cm^?2下，以24 mV的低過電位在550 h內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的Na鍍剝離穩(wěn)定性。

此外，采用Na3V₂(PO₄)₃正極和Sb@HPCNF-Na陽極的全電池在500 mA g^?1下可穩(wěn)定運(yùn)行1000次以上，容量保持率高達(dá)93.7%，具有良好的長周期穩(wěn)定性和高倍率性能?？傮w而言，本文為構(gòu)建具有梯度親鈉性的低成本、大規(guī)模和高性能3D復(fù)合框架以穩(wěn)定Na金屬負(fù)極提供了新的見解。

圖2. Sb@HPCNF-Na||Na₃V₂(PO₄)₃的電化學(xué)性能

3D Sb-Based Composite Framework with Gradient Sodiophilicity for Ultrastable Sodium Metal Anodes, Advanced Functional Materials? 2023 ?DOI:?10.1002/adfm.202301554

6. Advanced Energy Materials：分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的高利用率和環(huán)境可持續(xù)的全有機(jī)水系鋅離子電池

盡管具有安全性和成本效益的優(yōu)點(diǎn)，但水系鋅有機(jī)電池的循環(huán)耐久性受到正極溶解和鋅金屬負(fù)極低庫侖效率的阻礙。

在此，廈門大學(xué)趙金保教授、楊陽副教授&廣東工業(yè)大學(xué)李成超教授團(tuán)隊(duì)提出了一種使用喹喔啉[2,3-i]二喹喔啉[2′,3′:6,7]喹喔啉[2,3-a:2,3-c]吩嗪(QDPA)正極與1,4,5,8-萘四甲酰二亞胺(NPI)負(fù)極耦合的無鋅全有機(jī)鋅離子電池(ZIB)，具有優(yōu)異的電化學(xué)可逆性和高利用率。

基于分子結(jié)構(gòu)策略，設(shè)計(jì)并合成了具有擴(kuò)大芳環(huán)體系的QDPA正極，它不僅有效地抑制了循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)坍塌，而且在不降低活性基團(tuán)比例的情況下提高了工作電壓。此外，理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了QDPA在C=N活性位點(diǎn)的快速H+儲存機(jī)制，提供了超快的電化學(xué)動力學(xué)。

圖1. QDPA分別與鋅離子和質(zhì)子結(jié)合的電勢分析

總之，本文合理設(shè)計(jì)和合成了擴(kuò)大的芳環(huán)系統(tǒng)(QDPA)。擴(kuò)大的芳環(huán)通過π-π相互作用抑制溶解，而不會犧牲理論容量。并且增加的電子離域區(qū)域降低了LUMO能量以及LUMO和HOMO的能隙，形成增強(qiáng)的電荷轉(zhuǎn)移和QDPA的高工作電壓。

因此，QDPA電極表現(xiàn)出超高容量(在0.1 A g^-1時為340.9 mAh g^-1)、0.7 V的高平均放電電壓(vs Zn²⁺/Zn)和出色的循環(huán)性能(在20 A g^-1倍率下可循環(huán)13000次)。特別地，QDPA//NPI全有機(jī)電池在1 A g^-1下實(shí)現(xiàn)了1000次循環(huán)的長壽命和43.1 Wh kg^-1的相當(dāng)大的能量密度。此外，經(jīng)燃燒處理的不銹鋼網(wǎng)集電器經(jīng)驗(yàn)證可重復(fù)使用。

圖2. QDPA//NPI電池的電化學(xué)性能

A High Utilization and Environmentally Sustainable All-Organic Aqueous Zinc-Ion Battery Enabled by a Molecular Architecture Design, Advanced Energy Materials 2023 DOI:?10.1002/aenm.202204005

7. Nano Energy：通過探測固態(tài)鋰化演化合理合成高性能富鎳層狀氧化物正極

采用富鎳層狀氧化物正極的鋰離子電池由于具有較高的實(shí)用能量密度而受到人們的關(guān)注。對這些材料的固相合成的反應(yīng)路徑和結(jié)構(gòu)演變的基本理解，對于它們的合理設(shè)計(jì)和大規(guī)模生產(chǎn)的工藝開發(fā)至關(guān)重要。

在此，清華大學(xué)何向明教授、王莉教授&阿貢國家實(shí)驗(yàn)室陳宗海通過現(xiàn)場技術(shù)追蹤了固態(tài)合成過程中的結(jié)構(gòu)演變，特別強(qiáng)調(diào)了鋰化反應(yīng)和過渡金屬（TM）離子的遷移。?燒結(jié)過程受分解反應(yīng)和鋰化反應(yīng)的競爭關(guān)系支配，可以通過溫度窗口進(jìn)行調(diào)節(jié)?？刂其囋吹娜埸c(diǎn)以及它們與正極前驅(qū)體的親和力是非常需要的，以便在整個合成過程中保持TM離子的分層排序，從而簡化制造過程并提高制造的正極材料的質(zhì)量。

圖1. 富鎳層狀氧化物正極的燒結(jié)及結(jié)構(gòu)分析

總之，該工作采用原位HEXRD技術(shù)和XPS技術(shù)表征了固相合成富鎳TM層狀正極材料的反應(yīng)路徑和鋰化演化過程，研究了TM氫氧前驅(qū)體的兩階段本征熱分解反應(yīng)，提出了熱分解反應(yīng)與鋰化反應(yīng)之間的競爭關(guān)系，其中所選鋰源的熔點(diǎn)起著重要作用。具有低熔點(diǎn)的鋰鹽，如氫氧化鋰，可以創(chuàng)建具有良好的物質(zhì)接觸和良好的質(zhì)量輸運(yùn)率的固液相界面。同時本文還詳細(xì)研究了不同鋰鹽制備富鎳層狀氧化物正極材料的反應(yīng)過程。預(yù)期所提出的競爭關(guān)系可用于進(jìn)一步微調(diào)鋰化反應(yīng)的溫度窗口，優(yōu)化制備工藝。

圖2. 不同的鋰鹽制備的高鎳正極的電化學(xué)性能

Rational synthesis of high-performance Ni-rich layered oxide cathode enabled via probing solid-state lithiation evolution, Nano Energy ?2023 DOI:?10.1016/j.nanoen.2023.108528

8. Nature：繪制高倍率電池應(yīng)用期間的內(nèi)部溫度圖

電動汽車需要較高的充電和放電率，從而也產(chǎn)生了潛在危險的溫升。在制造過程后，鋰離子電池是密閉的，這使得內(nèi)部溫度探測極具挑戰(zhàn)性。利用X射線衍射X-ray diffraction，XRD跟蹤集電器膨脹，有望實(shí)現(xiàn)內(nèi)部溫度的無損測量；然而，已知圓柱形的電池內(nèi)部，經(jīng)歷了復(fù)雜的應(yīng)變過程。

在此，英國倫敦大學(xué)學(xué)院T. M. M. Heenan，P. R. Shearing等人基于兩種先進(jìn)的同步加速器XRD方法，表征了高速率（高于3C）運(yùn)行鋰離子18650電池的充電狀態(tài)、機(jī)械應(yīng)變和溫度：第一，開路冷卻期間的整個橫截面溫度圖，第二，充電-放電循環(huán)期間的單點(diǎn)溫度。研究表明，在能量優(yōu)化電池（3.5Ah）上，20分鐘放電導(dǎo)致了內(nèi)部溫度高于70°C，而在功率優(yōu)化電池（1.5Ah）上，更快的12分鐘放電，會導(dǎo)致溫度顯著降低（低于50°C）。

然而，當(dāng)在相同電流下比較兩種電池時，峰值溫度是相似的，例如，對于兩種電池類型，6A放電導(dǎo)致40°C峰值溫度。為此，操作operando溫度上升，主要是由于熱量積累，受到充電規(guī)程（例如，恒定電流和/或恒定電壓）的強(qiáng)烈影響；隨著循環(huán)而惡化的機(jī)制，因?yàn)槭г黾恿穗姵仉娮琛?/span>

圖1. 基于X射線衍射X-ray diffraction，XRD – 斷層掃描Computed tomography CT的原位內(nèi)部溫度圖

總之，一維點(diǎn)和二維測繪測量為操作電池的熱機(jī)械特征提供了實(shí)質(zhì)性的見解，然而，可以提取的信息本身就受到限制。進(jìn)一步解析空間維度(三維)的能力，允許內(nèi)部測量和熱與電化學(xué)變化的機(jī)械貢獻(xiàn)解耦。本工作提出了兩種方法來準(zhǔn)確地(±3 ^oC)量化商業(yè)鋰離子18650在高速(高達(dá)10.0 A)運(yùn)行時的內(nèi)部溫度，而無需修改或拆卸電池。此外，微小的改變將允許研究其它電池的幾何形狀，例如2170和4680，以及非標(biāo)準(zhǔn)的微觀結(jié)構(gòu)，例如超薄集熱器。

使用XRD-CT的溫度映射顯示，在放電結(jié)束時，電池內(nèi)達(dá)到的峰值溫度相對均勻(空間上)，并且該溫度峰值的大小在很大程度上取決于所使用的電流。MCC-XRD溫度映射方法表明，該溫度峰值是由于熱量的積累而達(dá)到的，并且受到充電協(xié)議(例如使用CC或CC-CV等)的強(qiáng)烈影響。本文還討論了對廢舊電池的影響(例如1000多個循環(huán))，提出了兩個關(guān)鍵的不希望出現(xiàn)的情況。第一種，電池不能再承受高電流，因此不能產(chǎn)生大量的焦耳加熱，因此很可能無法保修，需要更換。第二種情況有潛在的安全隱患，在這種情況下，電池仍然能夠接收高電流，但內(nèi)部電阻也比原始狀態(tài)更高，從而產(chǎn)生更多的熱量和更高的內(nèi)部溫度，可能危及用戶。未來的研究可能會通過實(shí)時量化來擴(kuò)展這些情景，從而為計(jì)算建模提供信息，并可能包括表明每種情景概率的統(tǒng)計(jì)分析。

圖2. 循環(huán)后的內(nèi)部溫度

Mapping internal temperatures during high-rate battery applications, Nature?2023 DOI:?10.1038/s41586-023-05913-z