高分辨原位電池電荷成像系統(tǒng)-illumionONE

英國(guó)illumion公司新推出的高分辨原位電池電荷成像系統(tǒng) illumionONE，基于電荷光度測(cè)量法，能夠在電池循環(huán)過程中原位分析單顆?；钚圆牧显陔姌O上的電荷狀態(tài)和形態(tài)變化，是一款適用于多種電池體系材料研發(fā)的強(qiáng)大分析工具。

電荷光度測(cè)量法是一種基于Operando顯微成像系統(tǒng)的散射光檢測(cè)技術(shù)，在電化學(xué)充放電工作時(shí)，入射光聚焦存儲(chǔ)或釋放金屬離子的電池顆粒上，電池活性顆粒中的局部電子濃度隨著金屬離子存儲(chǔ)或釋放而變化，從而引起散射光的變化，illumionONE可以有效檢測(cè)到這種光學(xué)變化，因此，illumionONE可以深入了解材料行為與性能之間的聯(lián)系，從而對(duì)電池材料進(jìn)行精確、有針對(duì)性的改進(jìn)，加快研發(fā)速度的同時(shí)降低成本。

應(yīng)用領(lǐng)域

?  適用于多種電池體系的電池材料研發(fā)，電池材料優(yōu)化，以及電池新材料的篩選。

?  在電池工作期間對(duì)電極進(jìn)行成像，以單顆粒分辨率捕捉充電狀態(tài)和形態(tài)的局部變化，因此可深入了解材料行為與性能之間的聯(lián)系，從而對(duì)電池材料進(jìn)行精確、有針對(duì)性的改進(jìn)，加快研發(fā)速度的同時(shí)降低成本。

原理示意圖

設(shè)備特點(diǎn)

• Operando 顯微系統(tǒng)：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)

• 臺(tái)式光學(xué)成像系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)緊湊，可輕松集成到任何實(shí)驗(yàn)室中

• 光學(xué)可視紐扣電池：通過磁性盒快速、簡(jiǎn)單地裝載紐扣電池

• 集成的電化學(xué)控制：同時(shí)對(duì)電荷分布和電化學(xué)性能進(jìn)行實(shí)時(shí)分析

• 單顆粒分辨率成像：逐個(gè)顆粒實(shí)時(shí)了解電池材料情況

• 適用于多種電池研發(fā)體系：鋰離子電池（正極，負(fù)極），鈉離子電池（正極，負(fù)極）等

設(shè)備參數(shù)

部分測(cè)試數(shù)據(jù)

（a）兩個(gè)示例活性顆粒，顆粒A和顆粒B;（b）C/3（3小時(shí)）充電速率下顆粒A和顆粒B的電壓-時(shí)間圖和對(duì)比跡線;（c）在2C（30分鐘）充電速率下顆粒A和顆粒B的電壓-時(shí)間圖和對(duì)比跡線。在較快的充電速率下，觀察到兩個(gè)顆粒之間（去）鋰化速率的明顯異質(zhì)性。

（a）在寬視場(chǎng)下拍攝的電荷光度圖像；（b）顆粒脫鋰速率表征。

對(duì)于NWO，散射亮度更高的碎片儲(chǔ)存有更高濃度的鋰（Nat. Mater., 2022, 21, 1306-1313）

部分發(fā)表文章

? Nature, 2021, 594, 522-528

? Joule, 2022, 6, 2535-2546

? Nat. Mater., 2022, 21, 1306-1313

? Energy Environ. Sci., 2025,18, 6032-6042

? Energy Environ. Sci., 2025, 18, 4097-4107