法兰西学院开发实时监测钠离子和锂离子电池电解质演化方法

电动悟空摘录 对高性能、稳定性、长寿命电池的需求不断增加。为了不断改进电池技术，在实际操作条件下不断监测电池内的动态化学，有助于发现潜在问题，充分提高电池性能。据外国媒体报道，法兰西学院（Collège de France）、法国电化学储能研究网络（RS2E）和雷恩大学（CNRS）在实际工作条件下，研究人员开发了一种实时监测钠离子和锂离子电池电池电解质演化过程的方法。该方法基于操作红外光纤短波光谱（operando infrared fiber evanescent wave spectroscopy）测量技术。

研究人员Jean Marie Tarascon电池是一种化学储能的电化学装置。寄生反应（如电解质降解）有助于提高或降低电池性能。因此，促进操作技术的边界，监测复杂的化学过程具有重要意义。

在之前的研究中，Tarascon同事们发现了一种在正常工作条件下测量电池电池温度和压力的策略。该策略包括嵌入光纤布拉格光栅（FBG）单模二氧化硅光纤(即在短距离内定期调节二氧化硅光纤的折射率)插入电池。Tarascon通过这种方法，可以估计与电解质部分解和固体电解质界面膜的分解（SEI）形成相关能量。SEI离子导电和电子绝缘层是在电池电极上形成的。但由于该测量方法不涉及光纤的化学环境，研究人员未能确定该过程中涉及的化学物质。”

基于硫系玻璃光纤中的红外光传输，监测电池中电解质变化的策略。这种红外光与电池成分相互作用，使研究人员能够识别和跟踪光纤周围的化学分子。Tarascon表示：通过这种方法，们可以观察到电解质的演变，以及根据电荷状态在电极中插入/取出钠锂离子的过程。在此系统的帮助下，研究人员还可以观察电解质与负极材料之间的关系SEI。该层既具有离子导电性，又具有电子绝缘性，决定了电池的电池寿命。”

通过这种方法，研究人员可以更好地了解特定电池中的化学过程以及随着时间的推移如何演变。除了观察电解质(即电池中含有离子和电解分解的物质)的演变外，该策略还可用于跟踪和SEI化学物质与成核和生长有关。SEI形成电池充电的第一步。Tarascon说：目前，为了找到理想SEI优化电解质和方案需要很长时间。采用新的设计方法，可以快速准确地看到电池配方中的每个元素是如何演变的，以及如何与其他元素相互作用，影响电池的性能。”

未来，该团队提出的新方法可能有助于简化和改进电池技术设计。同时，研究人员计划继续改进测量策略，开发新策略，收集更多信息SEI层的信息。Tarascon表示：除了揭示寄生电解质降解过程中的相关化学物质外，该分析方法还包括插入过程和循环过程中电池中的电池Na（Li）讨论了储量。此外，监测SEI成核和循环生长的可行性将有助于开发更好的老化模型，从而帮助开发更先进的电池管理系统。该操作技术也可用于其他储能设备（如燃料电池和超级电容器）。”