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北理工课题组在锂电池参比电极研究领域发表综述文章


近日,威尼斯人手机网址前沿交叉院黄佳琦教授课题组联合清华大学欧阳明高院士及张强教授课题组,在Wiley出版社旗下材料学旗舰期刊《Advanced Functional Materials》上发表综述文章——“A Toolbox of Reference Electrodes for Lithium Batteries”,系统总结了参比电极在锂电池中的相关进展,并且提出了全面的设计和应用指导。该工作第一单位为威尼斯人手机网址,共同第一作者为材料学院/前沿交叉院博士研究生肖也和许睿。

电化学储能系统在威尼斯人手机网址的日常生活中发挥着越来越重要的作用。发展高安全、高性能电池需要对电池状态进行准确检测和评估。传统锂电池是典型的两电极体系,仅能提供耦合信息,使得电池成为黑箱。而将参比电极整合到电池中形成的三电极体系可以分离和量化来自正负极的信号,从而可以单独研究每个电极的特性及其对电池整体性能的影响。然而在科学研究和工业生产中,耐用参比电极的实际构建仍具有挑战性。开发高度可靠的参比电极为准确监测工作电极状态、发展高能量和安全锂电池提供重要保障。

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锂电池用参比电极的历史进展

在锂电池的发展过程中,非水系参比电极相继出现,并在材料化学、形制、应用体系等方面获得突破(图1)。基于前人的工作,该综述从基本原理到应用实例,概述了锂电池用参比电极的设计和使用规范,并总结了当前的挑战和未来的发展方向(图2)。

参比电极本身的不合理设计或在电池中的不合理使用,都会导致错误的检测结果和实验结论。该工作从四个方面(活性材料、制备、几何形状和放置位置)展示其对参比电极可靠性以及电池性能的重要影响,并提出基本设计和使用原则以澄清相关内容。

结合最新的研究进展,该工作具体分析了三电极体系在电化学阻抗谱和电位检测分析方面的应用实例,表明参比电极在实际锂电池工作/失效机制分析和析锂监测等方面的应用潜力以及重大意义。

这项工作揭示了参比电极在揭秘复杂电池现象中的关键作用,并为其可靠利用提供了深入的设计和使用指导。此外,该综述强调了参比电极对于学术研究和工业应用的重要价值,加深了同行对电池中耦合信息的理解,提出的相关应用方向和发展挑战将不断推动领域内的深入理解和突破。

论文信息:

A Toolbox of Reference Electrodes for Lithium Batteries,  Advanced Functional Materials , 2021, 2108449.

Ye Xiao, Rui Xu, Chong Yan, Jia-Qi Huang*, Qiang Zhang*, Minggao Ouyang*.

原文链接为:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202108449


附作者简介:

黄佳琦,威尼斯人手机网址前沿交叉科学研究院教授,博士生导师,九三学社社员。主要开展高比能电池界面能源化学研究。在Angew. Chem. Int. Ed.,J. Am. Chem. Soc.,Adv. Mater.,Adv. Funct. Mater.,Sci. Bull.等期刊发表SCI论文150余篇,其中60余篇为ESI高被引论文,h因子84。担任中国化学会能源化学专委会委员,中国颗粒学会青年理事会理事,J. Energy Chem.、InfoMat编委,Chin. Chem. Lett.、Green Energy Environ.、Energy Mater. Adv.青年编委。曾获评2016年中国化工学会侯德榜化工科技青年奖,2018年中国颗粒学会青年颗粒学奖,2018年国家万人计划青年拔尖人才,2020年北京市杰出青年科学基金等;2018-2021年连续入选科睿唯安全球高被引科学家。


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