本刊推荐 | 南京大学王伟教授课题组：锂离子电池正极材料原位漫反射光谱电化学研究

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本文提出了一种基于漫反射光谱的原位光谱电化学表征方法，作为对光谱电化学应用于电池体系的有效补充，本方法能够为评估电极材料性能提供一种全新且简单直接的途径，并最终助力电池性能的提升。

背景介绍

发展原位电化学光谱方法对提高电池性能有着重要价值，能够应用于电池体系的原位光谱电化学表征技术被认为是表征电池电极材料性能的有效方法。但是受限于电池严格密封的不透明外壳和当前商用电池体系严格隔绝水氧的客观要求，开发更贴近真实电池工作条件的原位光谱电化学表征技术仍有较大需求。基于此，原位漫反射光谱电化学可以为上述两种研究提供补充。

本文亮点

本文基于纽扣电池的结构开发了一种具有透明上盖的原位电池，简单直接地解决了传统电池不可视化的问题。通过对原位漫反射光谱数据的分析，本文展示了该方法原位评价电极材料电化学性能、揭示其电化学反应机理的潜力。该测量方法不仅为漫反射光谱提供了一个简单的测量附件，还对电池的原位表征技术起到了补充作用。

图文解析

文章首先详细介绍了如何实现原位漫反射光谱的测量。

图1 实验装置以及原位电池的结构示意图

文章接着重点介绍了利用原位电化学池，对锂离子电池中常用的正极材料如LiFePO4 (LFP)、NCM811 和 LiCoO2 (LCO)在电化学反应过程中的漫反射光谱进行了采集和分析。相关数据定量地揭示了不同种类电极材料在一般反射光路架构下对不同波长可见光的响应关系，并能够直接用于对单色光检测场景下的波长优化提供指导和依据。

图2 三种正极材料的光谱采集与分析

文章还通过对不同材料在充放电过程中的光谱特征进行了定量分析，揭示了光谱特征与不同材料能级状态间的相关性。

图3 三种材料放电过程中的波长变化趋势具有差异性

总结与展望

本文基于纽扣电池的结构开发了一种具有透明上盖的原位电池，实现了在充电和放电反应过程中分别对不同电极材料进行漫反射光谱的实时原位采集。本文发现了不同电极材料在反射照明条件下对不同波长可见光的响应关系，进一步论证了原位漫反射光谱可用于指导今后光学成像研究中不同电极材料光学检测的波长选择，并展示了该方法原位评价电极材料电化学性能、揭示其电化学反应机理的潜力。

课题组介绍

王伟，南京大学教授，博士生导师。2004年和2009年分别从中国科学技术大学化学系获得理学学士和分析化学博士学位。2009-2013在美国亚利桑那州立大学从事博士后研究。2013年12月起任南京大学教授。2017年获得中国化学会青年化学奖。2019年获得国家自然科学基金委杰出青年科学基金资助(2020-2024)。在Nature Chemistry, PNAS, JACS, Angew. Chem. Int. Ed., Anal. Chem.等学术期刊发表研究论文80余篇。

E-mail：[e-mail]

课题组主页：

https://hysz.nju.edu.cn/wanglab/main.psp

关于本文

引用格式：

陈露露, 李浩冉, 刘维祎, 王伟. 锂离子电池正极材料原位漫反射光谱电化学研究[J]. 电化学（中英文）, doi: 10.61558/2993-074X.3446.

Lu-Lu Chen, Hao-Ran Li, Wei-Yi Liu, Wei Wang. In Situ Diffuse Reflectance Spectroelectrochemistry of Cathode Materials in Lithium-ion Batteries[J]. Journal of Electrochemistry, 2024, doi: 10.61558/2993-074X.3446.

DOI：10.61558/2993-074X.3446

https://electrochem.xmu.edu.cn/CN/10.61558/2993-074X.3446

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