名师讲座
报告题目：锂电池中的磁共振：从核磁共振到顺磁共振成像
报告时间：2023-11-14 09:30
报告人： 胡炳文 教授
华东师范大学
报告地点：卢嘉锡202报告厅
转播地点：翔安校区能源材料大楼3号楼会议室5，漳州校区生化主楼307教室
报告摘要：
提高电池性能的关键之一是了解其电化学反应和结构变化间的关系。我们联用EPR与核磁共振（NMR）对二次电池进行分析。
（1）EPR成像：铜/铝集流体难以被光或电子穿透；因此大多数表征技术都是从侧面观察锂沉积。我们开发了原位高分辨率 X 波段 EPR 成像，可以以前视图方式观察锂沉积。通过光谱空间成像，还可以区分沉积在集流体表面的块状锂和树枝状锂。我们还为全固态电池开发了原位 EPR 成像，表明在没有压力的情况下，锂枝晶会生长并渗透到固体电解质中，而压力会抑制锂枝晶的生长。我们还开发了一种具有 DPPH 校正的一维定量 EPR 成像技术，以量化带有 FEC 的电解质对锂沉积的影响。
（2）EPR和NMR：流行的RIXS（共振非弹性X射线散射）方法可能无法区分捕获的O2和Ru-O2（δ-）；而我们在Li2RuxSn1-3O3系统中，EPR被证实能够检测正极中捕获的O2，并区分这两个态。研究发现，在Sn含量较高的Li2RuxSn1-3O3体系中，分子O2更易产生。我们提出了氧化氧的两种可能的演化路径，即（1）氧电子空穴→→ Ru-(O2)m− (m > 1) → Ru-(O2)−或（2）氧电子空穴→→ Sn-(O2)m− (m > 1) → Sn-(O2)− → O2 。
采用EPR和NMR研究了P2-Na0.66[Li0.22Mn0.78]O2，证明了O2和O2n-的存在。使用高氟化电解质，O2将被抑制，Li或Na离子的损失也将大大抑制。此外，将EPR应用于富锂体系，发现O3型材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2和O2型材料Li1.033Ni0.2Mn0.6O2在4.8V高压下都会产生捕获的O2；尽管以前的报告认为只有Mn面内迁移的O2型材料在高压下是稳定的、不会产生O2。
在时间允许的情况下，将进一步讲述17O、59Co NMR在钴酸锂和固态电池中的应用。
报告人简介：
胡炳文， 现为华东师范大学紫江教授，任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。现任Journal of Physical Chemistry Letters副主编。本科与硕士就读于复旦大学，博士就读于法国里尔第一大学法国超高场核磁共振研究中心，从事核磁共振新方法的开发。回国后转型开拓电池体系和顺磁共振技术，目前从事核磁共振(成像)、顺磁共振(成像)的新方法新技术的开发及其在锂离子电池体系里的应用研究。发表文章200余篇，曾在2014、2021全国波谱学学术会议两次做大会报告，2015年获国家高层次青年人才计划支持，2022年获徐元植顺磁共振波谱学优秀青年奖。
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化学化工学院
固体表面物理化学国家重点实验室
