近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所能源研究技術(shù)平臺(tái)穆斯堡爾譜研究組研究員王軍虎團(tuán)隊(duì)在前期原位電化學(xué)穆斯堡爾譜測(cè)試裝置基礎(chǔ)上，與大連化物所儲(chǔ)能技術(shù)研究部研究員李先鋒、副研究員鄭瓊團(tuán)隊(duì)，法國蒙彼利埃大學(xué)博士Moulay Tahar Sougrati合作，開發(fā)了原位離子電池57Fe和119Sn穆斯堡爾譜測(cè)量裝置。該裝置可原位動(dòng)態(tài)觀測(cè)離子電池充放電過程中鐵基和錫基電極材料的狀態(tài)演變過程，揭示電極材料的充放電作用機(jī)制。
大連化物所開發(fā)了原位離子電池57Fe和119Sn穆斯堡爾譜測(cè)量裝置
穆斯堡爾譜技術(shù)是通過觀測(cè)原子核對(duì)伽馬射線的共鳴吸收現(xiàn)象而研究核外電子舉動(dòng)的科學(xué)，該技術(shù)能量分辨率高，可觀察穆斯堡爾核素的超精細(xì)相互作用，表征功能材料中的穆斯堡爾核素，例如鐵和錫的物相、價(jià)態(tài)、配位結(jié)構(gòu)和磁性等。運(yùn)用原位離子電池穆斯堡爾譜技術(shù)，可以有效探究電極材料在真實(shí)工作狀態(tài)下電子、結(jié)構(gòu)、磁性的變化信息。該技術(shù)通過實(shí)時(shí)在線檢測(cè)電極材料的結(jié)構(gòu)和元素的價(jià)態(tài)變化等，為離子電池的充放電機(jī)理研究提供直觀指導(dǎo)。該裝置操作簡(jiǎn)單，探測(cè)靈敏，是新型高效鋰/鈉/鉀等離子電池開發(fā)中研究電極材料的構(gòu)效關(guān)系及其充放電衰變機(jī)制的有效工具。
原位離子電池穆斯堡爾譜測(cè)量裝置操作方法為，首先在手套箱中將研究材料極片、隔膜、電解液、對(duì)電極（鈉/鋰/鉀片等）依次放入原位電池底座完成裝配，接著藍(lán)電系統(tǒng)與穆斯堡爾譜儀器通過原位電池配合，在固定時(shí)間自動(dòng)記錄穆斯堡爾譜圖，實(shí)現(xiàn)離子電池充放電性能與時(shí)間分辨穆斯堡爾譜的同時(shí)穩(wěn)定測(cè)量。原位電池采用厚度和直徑優(yōu)化的高純鈹窗，確保穆斯堡爾譜信號(hào)的高穿透率，允許在電極上有足夠的壓力，以及足夠的區(qū)域來進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)收集。原位電池的內(nèi)部幾何形狀適用于垂直和水平方向，可滿足豎式和橫式各種透射模式的穆斯堡爾譜觀測(cè)。
該項(xiàng)工作得到中國科學(xué)院儀器設(shè)備功能開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目、國際合作伙伴計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目、國際人才計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
