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近日，《自然–通訊》雜志刊發(fā)了由暨南大學(xué)、中山大學(xué)、加拿大卡爾頓大學(xué)及加拿大科學(xué)院相關(guān)團隊合作完成的研究成果。該研究在國際上率先實現(xiàn)了對電池內(nèi)部納米尺度電子、離子動態(tài)分布及其儲能動力學(xué)過程的實時、原位、精準(zhǔn)測量。

原位、精準(zhǔn)測量電池內(nèi)部離子的微觀、瞬態(tài)動力學(xué)傳輸過程是全球性科學(xué)難題，對于深入理解電池儲能工作機理、發(fā)展新型電池體系起到至關(guān)重要的作用。當(dāng)前，科研人員僅能通過大型分析儀器對電池內(nèi)部離子信息和微觀反應(yīng)過程進行測量，主要包括使用X射線衍射儀、中子衍射儀和拉曼光譜分析儀等。但這些設(shè)備不僅價格昂貴，而且使用條件十分苛刻，無法應(yīng)用于電池使用的實際環(huán)境。因此，迫切需要發(fā)展適合于電池使用終端的原位電池檢測技術(shù)。

為了攻克這一難題，研究人員提出一種高靈敏度等離子體共振光纖電化學(xué)傳感技術(shù)，在國際上率先實現(xiàn)了對電池內(nèi)部納米尺度電子、離子動態(tài)分布及其儲能動力學(xué)過程的實時、原位、精準(zhǔn)測量。所使用的光纖傳感器纖芯刻有傾斜光纖光柵，光纖表面鍍膜納米金膜，通過精密偏振控制，將纖芯模高效率的激發(fā)到光纖包層，再通過光纖表面金膜共振，將包層模轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰繀R聚的等離子體共振波，從而建立了光纖內(nèi)部光場與外部電場之間的耦聯(lián)通道，實現(xiàn)光纖內(nèi)部光場對表面納米尺度電子和離子的精確測量。

該團隊在國際上率先實現(xiàn)了對“納米尺度離子在電極表面嵌入和脫出”這一重要儲能動力學(xué)過程的精準(zhǔn)測量，為揭示電池微觀工作機理、發(fā)展新型電池體系提供了重要方法支撐。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金重點項目等資助。暨南大學(xué)碩士研究生王潤林等為該論文共同第一作者，暨南大學(xué)教授郭團和中山大學(xué)教授盧錫洪為論文共同通訊作者。

原標(biāo)題：電池離子儲能動力學(xué)原位測量研究獲重大突破