鈉離子電池因資源豐富、成本低、環(huán)境友好、安全性高等特性使得鈉離子電池被視為一種極具前景的儲(chǔ)能裝置。同時(shí)，鈉離子憑借其相對(duì)較小的斯托克斯半徑與較低的去溶劑化能特性，在快充技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。然而，一個(gè)顯著挑戰(zhàn)在于硬碳（HC）負(fù)極因其嵌鈉電位較低（<0.1 V），傾向于產(chǎn)生析鈉現(xiàn)象，這限制了實(shí)際能量型鈉離子軟包電池的充電倍率，往往難以達(dá)到1C以上。針對(duì)這一難題，王華教授團(tuán)隊(duì)近日采用創(chuàng)新的磷-硫（P-S）界面化學(xué)策略，成功研發(fā)出一種能夠支持3C快充的安時(shí)級(jí)鈉離子軟包電池。通過精細(xì)調(diào)控電解液成分，他們構(gòu)建了一種富含Na3PO4和Na2SO4的固體電解質(zhì)界面（SEI），該界面展現(xiàn)出卓越的界面動(dòng)力學(xué)性能。具體而言，Na3PO4的存在促進(jìn)了內(nèi)亥姆霍茲層附近形成弱離子-溶劑配位，顯著降低了Na+的去溶劑化能壘；同時(shí)，Na2SO4因其本征的高離子電導(dǎo)率特性，進(jìn)一步加速了Na+在SEI中的遷移速率。這一創(chuàng)新策略使得O3-Na(Ni1/3Fe1/3Mn1/3)O2||HC軟包電池在保持126 Wh kg-1的高能量密度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了3C快充的能力，并且在歷經(jīng)200次充放電循環(huán)后，仍能保持91.5%的初始容量。此外，采用該策略的功率型Na3V2(PO4)3||HC軟包電池更是展現(xiàn)出了驚人的50C超快充能力，這一性能遠(yuǎn)超以往報(bào)道的高功率鈉離子電池，標(biāo)志著鈉離子電池技術(shù)在快充領(lǐng)域取得了重大突破。相關(guān)研究成果以“Realizing a 3C Fast-Charging Practical Sodium Pouch Cell”為題發(fā)表于國(guó)際知名期刊Angewandte Chemie International Edition。趙晉輝，藍(lán)昊，楊光澤和朱喬楠為共同第一作者，河北工業(yè)大學(xué)王恭凱研究員為共同通訊作者。
北京萬龍精益導(dǎo)控技術(shù)有限公司Feli系列電池超聲波檢測(cè)系統(tǒng)作為電池?zé)o損原位表征平臺(tái)工具正好補(bǔ)充了這一技術(shù)，對(duì)于提高研發(fā)工藝、提升生產(chǎn)工藝，提高鈉電池的安全性，助力提高電池良品率都有著深遠(yuǎn)的影響。
鈉電領(lǐng)域標(biāo)志性成果:北航王華團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)鈉電軟包常溫3C快充，-20°C下0.5C充電，通過超聲成像技術(shù)分析結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了3C快充的安時(shí)級(jí)鈉離子軟包電池的安全性及穩(wěn)定循環(huán)。
利用萬龍精益導(dǎo)控先進(jìn)的超聲成像技術(shù)監(jiān)控并直觀展現(xiàn)軟包電池內(nèi)部的氣體演變動(dòng)態(tài)。值得注意的是，在使用了改性電解液的軟包電池內(nèi)部，未觀測(cè)到任何白色區(qū)域的存在，這一觀察結(jié)果與含有普通商用電解液的電池截然不同，后者內(nèi)部顯現(xiàn)出了顯著的白色區(qū)域，這證明了在充放電循環(huán)期間未有明顯的氣體生成現(xiàn)象，證明了軟包電池的安全、穩(wěn)定循環(huán)。
北京萬龍精益導(dǎo)控技術(shù)有限公司電池超聲波檢測(cè)系統(tǒng)在鈉離子電池研究中具有重要應(yīng)用，主要通過超聲波無損的檢測(cè)手段，對(duì)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析。以下是在鈉離子電池研究中的具體應(yīng)用方向及優(yōu)勢(shì)：
1. 檢測(cè)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)與缺陷
電極與隔膜狀態(tài)分析 ：超聲波可穿透電池外殼，檢測(cè)電極（正極/負(fù)極）的均勻性、涂層厚度、孔隙率等，以及隔膜的完整性（如褶皺、裂紋）。
缺陷識(shí)別 ：快速發(fā)現(xiàn)制造過程中的缺陷（如氣泡、異物、電極斷裂），提升電池一致性。
2. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充放電過程
鈉離子嵌入/脫出行為 ：通過超聲波信號(hào)變化（如聲速、衰減）反映電極材料在循環(huán)過程中的體積變化（如硬碳負(fù)極的膨脹/收縮），關(guān)聯(lián)電化學(xué)性能。
電解液分布與潤(rùn)濕性 ：超聲波對(duì)電解液填充狀態(tài)敏感，可優(yōu)化注液工藝，避免干區(qū)問題。
3. 電池健康狀態(tài)（SOH）評(píng)估
老化機(jī)制研究 ：通過長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)超聲波參數(shù)（如聲阻抗），分析鈉離子電池的老化模式（如SEI膜生長(zhǎng)、活性材料剝落）。
壽命預(yù)測(cè) ：建立聲學(xué)特征與容量衰減的關(guān)聯(lián)模型，實(shí)現(xiàn)無損壽命評(píng)估。
4. 安全預(yù)警
析鈉（枝晶）檢測(cè) ：超聲波對(duì)電極表面微觀形貌敏感，可早期識(shí)別鈉枝晶的生長(zhǎng)（可能導(dǎo)致短路）。
熱失控預(yù)防 ：監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部溫度分布或氣體生成（如異常產(chǎn)氣導(dǎo)致聲學(xué)信號(hào)突變）。
5. 材料與工藝優(yōu)化
新型材料驗(yàn)證 ：對(duì)比不同電極材料（如層狀氧化物、聚陰離子化合物）的聲學(xué)響應(yīng)，優(yōu)化材料設(shè)計(jì)。
工藝參數(shù)調(diào)優(yōu) ：例如，超聲檢測(cè)可指導(dǎo)電極壓實(shí)密度、輥壓工藝的改進(jìn)。
萬龍精益導(dǎo)控Feli系列電池超聲波檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備介紹
Feli 系列電池超聲波檢測(cè)系統(tǒng)是一種無損原位表征手段，廣泛應(yīng)用于電池生產(chǎn)廠、高校、研究院所，以及電池回收利用等領(lǐng)域，可用于電池研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，生產(chǎn)工藝室、質(zhì)量部、生產(chǎn)過程的抽檢、出廠檢測(cè)、電池安全壽命預(yù)測(cè)等部門。
利用聲波對(duì)電芯內(nèi)物理化學(xué)變化的敏感性進(jìn)行原位無損的成像，進(jìn)而得到電池內(nèi)部狀態(tài)變化信息。實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池內(nèi)電解液浸潤(rùn)狀態(tài)、副反應(yīng)產(chǎn)氣、析鋰、固化狀態(tài)、極片缺陷、隔膜褶皺等特征的無損表征成像。
可實(shí)現(xiàn)多種顯示功能：A掃描波形、B掃描斷面圖、C掃描圖像、D掃描顯示、層析等?？赏ㄟ^缺陷識(shí)別功能統(tǒng)計(jì)析鋰面積、氣泡面積、浸潤(rùn)效果等數(shù)據(jù)。
相較于傳統(tǒng)電池檢測(cè)手段，電池超聲檢測(cè)技術(shù)具有效率高、成本小、無污染且定位精準(zhǔn)的特點(diǎn)，為電芯研究、生產(chǎn)、服役、梯次回收提供了有效的原位免拆解表征手段。
該技術(shù)可用于：軟包電池、硬殼電池、固態(tài)電池等
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評(píng)論