基于原位同步辐射技术的高性能电池动态演变机理研究综述

摘要

基于同步辐射的测试技术是新型高能量密度长寿命电池研究的有力工具,具有广泛的深度灵敏度、空间分辨率和时间分辨率。原位同步辐射由于能够在电池运行期间进行实时测试,是阐明电池微观尺度、电池关键材料及界面动态演变行为的宝贵手段。本综述基于原位同步辐射技术(散射、光谱学和衍射)在新型高性能电池领域的最新研究,首先讨论原位同步辐射X射线衍射对锂离子电池、固态电池和钠离子电池中关键材料晶体结构的探究及其原位相演变行为的研究,其次介绍原位小角X射线散射在锂离子电池纳米电极材料和钠离子电池平均空间结构动态演变研究,然后分别讨论原位同步辐射X射线吸收谱在电池关键材料氧化还原过程中的成分和结构动态变化,最后探讨同步辐射光电子能谱在固态电池界面以及电子结构表征方面的独特优势。本文对基于原位同步辐射技术的电池反应过程中材料晶体结构变化、相演变过程、电子转移过程以及相关的氧化还原机制提供了更深刻的理解。

关键词

同步辐射 / 原位 / 电池 / 正极 / 负极 / 电解质