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【21世纪学科前沿】华东师范大学胡炳文教授 受邀做题为“锂电池中的磁共振:从核磁共振到顺磁共振”的学术报告

供稿:新葡萄8883官网AMG 编辑:段凯龙

2023年3月30日下午13点30,由新葡萄8883官网AMG研究生院主办、新葡萄8883官网AMG承办的北理工“21世纪学科前沿”系列学术报告在腾讯会议室700261049举行。邀请了华东师范大学上海市磁共振重点实验室副主任、物理与电子科学学院副院长胡炳文老师作报告。报告主题为《锂电池中的磁共振:从核磁共振到顺磁共振》,报告会由杨文老师主持。

报告伊始,新葡萄8883官网AMG杨文老师进行致辞,并向参与报告的师生对胡炳文教授进行介绍。

胡炳文教授在报告之初首先介绍了他的研究方向及NMR、EPR的相关知识。而后阐明报告将分为四个部分开展阐述:1)原位EPR成像: 揭示的非均匀沉积/析锂;2)NMR: LGPS基固体电解质 空间电荷层与副反应层的区分;3)NMR+EPR: trapped O2/(O2)n-的探测;4)原位锂空EPR: 揭示Co3O4的作用和LiOH的存在。胡炳文教授指出尽管无负极电池能够提高体积能量密度,但不均匀的锂沉积会加速锂枝晶的生长。而且过去对锂沉积进行的表征都是进行侧视观测,不能够得到正面的材料演变结果。经过努力,胡炳文教授课题组对谐振腔和电池进行了设计,实现了正面观测的目的,证实了锂的局部沉积与聚集。在研究过程中发现是否引入FEC对锂枝晶的生长影响比较大,当不存在FEC时锂晶体颗粒小,生成的锂枝晶比较多;有FEC时锂晶体颗粒大,生成锂枝晶比较少。通过EPR技术证实了锂枝晶的尖端生长机制。之后胡炳文教授又提出利用NMR来判断不同电势下副反应层和空间电荷层对电池体系的影响,推测空间电荷层应当有一个最优值,而针对不同体系优化方案也是不一样的。结合NMR与EPR的表征,关于过渡金属氧化物材料中O2生成的反应途径胡炳文教授认为应当是首先生成氧空穴,继而以(O2)n-状态存在,最后生成O2。而根据氧反应的存在进一步提出猜测:是否可以在首圈提高电压以激活氧反应提高容量,次圈后降低电压来减少容量衰减。结果证实电池的循环稳定性得到了提升。这主要是由于先高压后降低电压减小了LiTM的流失,稳定了晶体结构。

在提问环节胡炳文教授认真地解答了现场老师和同学的疑惑之处,赢得了同学们的热烈掌声。此次讲座引导同学们对于NMR和EPR的使用又有了不同的认知,对它们应用于不同研究方向的实例阐述引起同学们对一些科学问题的深入思考,使同学们都受益匪浅。

(审核:王振华)