中國儲能網(wǎng)訊：近日，大連化物所能源催化轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗室二維材料化學(xué)與能源應(yīng)用研究組（508組）吳忠?guī)浹芯繂T與中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院成會明院士合作發(fā)表綜述文章，系統(tǒng)總結(jié)了原位/工況條件表征技術(shù)在儲能器件研究中的關(guān)鍵作用。
電化學(xué)儲能器件（例如鋰離子電池、鈉離子電池及超級電容器等）是支撐新能源體系的重要基礎(chǔ)。然而，這些器件在實(shí)際工作中涉及復(fù)雜的結(jié)構(gòu)演化與界面反應(yīng)，傳統(tǒng)離位表征手段難以準(zhǔn)確捕捉其動態(tài)變化過程，限制了對電荷存儲機(jī)制及性能衰減機(jī)理的深入理解。
針對這一問題，該綜述系統(tǒng)梳理了過去十余年來原位/工況條件表征技術(shù)的發(fā)展及其在儲能研究中的應(yīng)用，重點(diǎn)從結(jié)構(gòu)演化、形貌變化和化學(xué)反應(yīng)三個維度，對電荷存儲機(jī)制及性能衰減機(jī)理進(jìn)行了分析。文章指出，通過多種原位技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用，可以有效揭示儲能材料在充放電過程中的動態(tài)變化過程，準(zhǔn)確解析材料的結(jié)構(gòu)相變、界面演化及反應(yīng)路徑，從而加深對儲能機(jī)制的認(rèn)識。文章進(jìn)一步分析認(rèn)為，不同儲能體系中普遍存在多尺度耦合與復(fù)雜反應(yīng)行為，單一表征技術(shù)難以全面揭示其本質(zhì)特征。借助多尺度、多技術(shù)融合的原位表征手段，有望實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜電化學(xué)過程的精準(zhǔn)解析，并為材料設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。文章最后展望了該領(lǐng)域的發(fā)展方向，包括發(fā)展多技術(shù)聯(lián)用原位表征平臺、加強(qiáng)跨尺度關(guān)聯(lián)分析、引入數(shù)據(jù)驅(qū)動方法，以及構(gòu)建更接近實(shí)際工況的測試體系等，有助于進(jìn)一步提升對復(fù)雜電化學(xué)過程的解析能力。
該文章從機(jī)理層面系統(tǒng)闡明了電化學(xué)儲能器件中關(guān)鍵過程的內(nèi)在規(guī)律，為發(fā)展高能量密度、高功率密度及長壽命儲能材料提供了分析思路和理論參考。
上述研究成果以“Fundamental understanding of electrochemical energy storage devices via in situ or operando characterization”為題，于近日發(fā)表在《化學(xué)學(xué)會評論》（Chemical Society Reviews）上。該成果的第一作者是508組博士后Pratteek Das和馬佳鑫副研究員。上述工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金委“六元環(huán)無機(jī)材料”基礎(chǔ)科學(xué)中心等項目的資助。（文/圖 馬佳鑫、Pratteek Das）
