
- 2025-02-28 17:43:04超快激光光學(xué)加工平臺(tái)
- 超快激光光學(xué)加工平臺(tái)是一種集成了超快激光技術(shù)與精密光學(xué)加工技術(shù)的系統(tǒng)。它利用超短脈沖激光(通常持續(xù)時(shí)間在納秒、皮秒或飛秒量級(jí))的高峰值功率、高時(shí)空分辨率特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的高精度、非接觸式加工。該平臺(tái)適用于微納結(jié)構(gòu)制造、光學(xué)元件加工、材料改性等領(lǐng)域,具有加工精度高、熱影響小、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),是現(xiàn)代光學(xué)制造和科研實(shí)驗(yàn)中不可或缺的工具。
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超快激光光學(xué)加工平臺(tái)資訊
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- 預(yù)算26萬元 浙江工業(yè)大學(xué) 采購超快激光光學(xué)加工平臺(tái)
- 浙江工業(yè)大學(xué)超快激光光學(xué)加工平臺(tái)(三次)招標(biāo)項(xiàng)目的潛在投標(biāo)人應(yīng)在政采云平臺(tái)(https://www.zcygov.cn/)獲取(下載)招標(biāo)文件,并于2025年03月14日 09:00(北京時(shí)間)前遞交
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超快激光光學(xué)加工平臺(tái)問答
- 2023-05-26 11:43:55全共線多功能超快光譜儀與高精度激光掃描顯微鏡,二維材料與超快光學(xué)實(shí)驗(yàn)必備!
- 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOTMONSTR Sense Technologies是由密歇根大學(xué)研究人員成立的科研設(shè)備制造公司。該公司致力于研發(fā)為半導(dǎo)體研究應(yīng)用而優(yōu)化的超快光譜儀和顯微鏡,突破性的技術(shù)可將光學(xué)器件和射頻電子器件耦合在一起,以穩(wěn)健的方式測(cè)量具有干涉精度的光學(xué)信號(hào),真正實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備、一束激光、多種功能。圖1. 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT不僅兼具共振和非共振超快光譜探測(cè),還可以兼容瞬態(tài)吸收光譜(Transient absorption (TAS))、相干拉曼光譜(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多維相干光譜探測(cè)(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。開創(chuàng)性的全共線光路設(shè)計(jì),使其可以與該公司研發(fā)的高精度激光掃描顯微鏡(NESSIE)聯(lián)用,實(shí)現(xiàn)超高分辨超快光譜顯微成像。全共線多功能超快光譜儀的開發(fā)也充分考慮了用戶的使用體驗(yàn),系統(tǒng)軟件可自動(dòng)調(diào)控參數(shù),光路自動(dòng)對(duì)齊、無需校正等特點(diǎn)都使得它簡(jiǎn)單易用。全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT主要技術(shù)參數(shù):若您對(duì)設(shè)備有任何問題,歡迎掃碼咨詢!高精度激光掃描顯微鏡NESSIEMONSTR Sense Technologies的高精度激光掃描顯微鏡NESSIE可用入射激光快速掃描樣品,在幾秒鐘內(nèi)就能獲得高光譜圖像。該設(shè)備可適配不同高度的樣品臺(tái)和低溫光學(xué)恒溫器,物鏡高度最多可變化5英寸,大樣品尺寸同樣適用。NESSIE顯微鏡是具有獨(dú)立功能,可以與幾乎任何基于激光測(cè)量與高分辨率成像的設(shè)備集成在一起,也非常適合與該公司研發(fā)的全共線多功能超快光譜儀集成。圖2. 高精度激光掃描顯微鏡NESSIE高精度激光掃描顯微鏡-NESSIE的輸入信號(hào)為單個(gè)激光光束,輸出信號(hào)為樣品探測(cè)點(diǎn)收集的單個(gè)反向傳播光束,這樣的光路設(shè)計(jì)確保了反傳播信號(hào)在掃描圖像時(shí)不會(huì)相對(duì)于輸入光束漂移,因而非常適用于激光的實(shí)驗(yàn)中的成像顯微鏡系統(tǒng)。圖3. 使用NESSIE在室溫下測(cè)量的GaAs量子阱的圖像。a) 用相機(jī)測(cè)量的白光圖像。b) 用調(diào)諧到GaAs帶隙的80MHz激光器(5mW激光輸出)進(jìn)行激光掃描線性反射率測(cè)量。c) 同時(shí)測(cè)量的激光掃描四波混頻圖像揭示了影響GaAs層的亞表面缺陷若您對(duì)設(shè)備有任何問題,歡迎掃碼咨詢!BIGFOOT+NESSIE應(yīng)用案例:01高精度激光掃描顯微鏡用于材料表征美國密歇根大學(xué)課題組通過使用基于非線性四波混頻(FWM)技術(shù)的多維相干光譜MDCS測(cè)量先進(jìn)材料的非線性響應(yīng),利用激子退相和激子壽命來評(píng)估先進(jìn)材料的質(zhì)量。課題組使用通過化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)的WSe2單分子層作為一個(gè)典型的例子來證明這些功能。研究表明,提取材料參數(shù),如FWM強(qiáng)度、去相時(shí)間、激發(fā)態(tài)壽命和暗/局部態(tài)分布,比目前普遍的技術(shù),包括白光顯微鏡和線性微反射光譜學(xué),可以更準(zhǔn)確地評(píng)估樣品的質(zhì)量。在室溫下實(shí)時(shí)使用超快非線性成像具有對(duì)先進(jìn)材料和其他材料的快速原位樣品表征的潛力。圖4. (a)通過擬合時(shí)域單指數(shù)衰減得到的樣本的去相時(shí)間圖,在圖(a)中用三角形標(biāo)記的選定樣本點(diǎn)處的FWM振幅去相曲線【參考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022).02二維材料中激子相互作用和耦合的成像研究過渡金屬二鹵代化合物(TMDs)是量子信息科學(xué)和相關(guān)器件領(lǐng)域非常有潛力的材料。在TMD單分子層中,去相時(shí)間和非均勻性是任何量子信息應(yīng)用的關(guān)鍵參數(shù)。在TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)中,耦合強(qiáng)度和層間激子壽命也是值得關(guān)注的參數(shù)。通常,TMD材料研究中的許多演示只能在樣本上的特定點(diǎn)實(shí)現(xiàn),這對(duì)應(yīng)用的可拓展性提出了挑戰(zhàn)。美國密歇根大學(xué)課題組使用了多維相干成像光譜(Multi-dimensional coherent spectroscopy, 簡(jiǎn)稱MDCS),闡明了MoSe2單分子層的基礎(chǔ)物理性質(zhì)——包括去相、不均勻性和應(yīng)變,并確定了量子信息的應(yīng)用前景。此外,課題組將同樣的技術(shù)應(yīng)用于MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)研究。盡管存在顯著的應(yīng)變和電介質(zhì)環(huán)境變化,但相干和非相干耦合和層間激子壽命在整個(gè)樣品中大多是穩(wěn)健的。圖5. (a)hBN封裝的MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的白光圖像。(b)MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)在圖(a)中的標(biāo)記的三個(gè)不同樣本點(diǎn)處的低功率低溫MDCS光譜。(c)圖(b)中所示的四個(gè)峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混頻積分圖。(d)MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)上的MoSe2共振能量圖。(e)MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的WSe2共振能量圖。(f)所有采樣點(diǎn)的MoSe2共振能量與WSe2共振能量【參考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022)03摻雜MoSe2單層中吸引和排斥極化子的量子動(dòng)力學(xué)研究當(dāng)可移動(dòng)的雜質(zhì)被引入并耦合到費(fèi)米海時(shí),就形成了被稱為費(fèi)米極化子的新準(zhǔn)粒子。費(fèi)米極化子問題有兩個(gè)有趣但截然不同的機(jī)制:(i)吸引極化子(AP)分支與配對(duì)現(xiàn)象有關(guān),跨越從BCS超流到分子的玻色-愛因斯坦凝聚;(ii)排斥分支(RP),這是斯通納流動(dòng)鐵磁性的物理基礎(chǔ)。二維系統(tǒng)中的費(fèi)米極化子的研究中,許多關(guān)于其性質(zhì)的問題和爭(zhēng)論仍然存在。美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校李曉勤教授課題組使用了Monstr Sense公司的全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT研究了摻雜的MoSe2單分子層。課題組發(fā)現(xiàn)觀測(cè)到的AP-RP能量分裂和吸引極化子的量子動(dòng)力學(xué)與極化子理論的預(yù)測(cè)一致。隨著摻雜密度的增加,吸引極化子的量子退相保持不變,表明準(zhǔn)粒子穩(wěn)定,而排斥極化子的退相率幾乎呈二次增長(zhǎng)。費(fèi)米極化子的動(dòng)力學(xué)研究對(duì)于理解導(dǎo)致其形成的配對(duì)和磁不穩(wěn)定性至關(guān)重要。圖6. 單層MoSe2在不同柵極電壓下的單量子重相位振幅譜【參考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)若您對(duì)設(shè)備有任何問題,歡迎掃碼咨詢!
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- 2023-05-18 16:59:34全共線多功能超快光譜儀與高精度激光掃描顯微鏡,二維材料與超快
- 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT MONSTR Sense Technologies是由密歇根大學(xué)研究人員成立的科研設(shè)備制造公司。該公司致力于研發(fā)為半導(dǎo)體研究應(yīng)用而優(yōu)化的超快光譜儀和顯微鏡,突破性的技術(shù)可將光學(xué)器件和射頻電子器件耦合在一起,以穩(wěn)健的方式測(cè)量具有干涉精度的光學(xué)信號(hào),真正實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備、一束激光、多種功能。圖1. 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT不僅兼具共振和非共振超快光譜探測(cè),還可以兼容瞬態(tài)吸收光譜(Transient absorption (TAS))、相干拉曼光譜(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多維相干光譜探測(cè)(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。開創(chuàng)性的全共線光路設(shè)計(jì),使其可以與該公司研發(fā)的高精度激光掃描顯微鏡(NESSIE)聯(lián)用,實(shí)現(xiàn)超高分辨超快光譜顯微成像。全共線多功能超快光譜儀的開發(fā)也充分考慮了用戶的使用體驗(yàn),系統(tǒng)軟件可自動(dòng)調(diào)控參數(shù),光路自動(dòng)對(duì)齊、無需校正等特點(diǎn)都使得它簡(jiǎn)單易用。全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT主要技術(shù)參數(shù):高精度激光掃描顯微鏡NESSIE MONSTR Sense Technologies的高精度激光掃描顯微鏡NESSIE可用入射激光快速掃描樣品,在幾秒鐘內(nèi)就能獲得高光譜圖像。該設(shè)備可適配不同高度的樣品臺(tái)和低溫光學(xué)恒溫器,物鏡高度最多可變化5英寸,大樣品尺寸同樣適用。NESSIE顯微鏡是具有獨(dú)立功能,可以與幾乎任何基于激光測(cè)量與高分辨率成像的設(shè)備集成在一起,也非常適合與該公司研發(fā)的全共線多功能超快光譜儀集成。 圖2. 高精度激光掃描顯微鏡NESSIE 高精度激光掃描顯微鏡-NESSIE的輸入信號(hào)為單個(gè)激光光束,輸出信號(hào)為樣品探測(cè)點(diǎn)收集的單個(gè)反向傳播光束,這樣的光路設(shè)計(jì)確保了反傳播信號(hào)在掃描圖像時(shí)不會(huì)相對(duì)于輸入光束漂移,因而非常適用于激光的實(shí)驗(yàn)中的成像顯微鏡系統(tǒng)。 圖3. 使用NESSIE在室溫下測(cè)量的GaAs量子阱的圖像。a) 用相機(jī)測(cè)量的白光圖像。b) 用調(diào)諧到GaAs帶隙的80MHz激光器(5mW激光輸出)進(jìn)行激光掃描線性反射率測(cè)量。c) 同時(shí)測(cè)量的激光掃描四波混頻圖像揭示了影響GaAs層的亞表面缺陷 BIGFOOT+NESSIE應(yīng)用案例:1. 高精度激光掃描顯微鏡用于材料表征 美國密歇根大學(xué)課題組通過使用基于非線性四波混頻(FWM)技術(shù)的多維相干光譜MDCS測(cè)量先進(jìn)材料的非線性響應(yīng),利用激子退相和激子壽命來評(píng)估先進(jìn)材料的質(zhì)量。課題組使用通過化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)的WSe2單分子層作為一個(gè)典型的例子來證明這些功能。研究表明,提取材料參數(shù),如FWM強(qiáng)度、去相時(shí)間、激發(fā)態(tài)壽命和暗/局部態(tài)分布,比目前普遍的技術(shù),包括白光顯微鏡和線性微反射光譜學(xué),可以更準(zhǔn)確地評(píng)估樣品的質(zhì)量。在室溫下實(shí)時(shí)使用超快非線性成像具有對(duì)先進(jìn)材料和其他材料的快速原位樣品表征的潛力。圖4. (a)通過擬合時(shí)域單指數(shù)衰減得到的樣本的去相時(shí)間圖,在圖(a)中用三角形標(biāo)記的選定樣本點(diǎn)處的FWM振幅去相曲線【參考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022). 2.二維材料中激子相互作用和耦合的成像研究 過渡金屬二鹵代化合物(TMDs)是量子信息科學(xué)和相關(guān)器件領(lǐng)域非常有潛力的材料。在TMD單分子層中,去相時(shí)間和非均勻性是任何量子信息應(yīng)用的關(guān)鍵參數(shù)。在TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)中,耦合強(qiáng)度和層間激子壽命也是值得關(guān)注的參數(shù)。通常,TMD材料研究中的許多演示只能在樣本上的特定點(diǎn)實(shí)現(xiàn),這對(duì)應(yīng)用的可拓展性提出了挑戰(zhàn)。美國密歇根大學(xué)課題組使用了多維相干成像光譜(Multi-dimensional coherent spectroscopy, 簡(jiǎn)稱MDCS),闡明了MoSe2單分子層的基礎(chǔ)物理性質(zhì)——包括去相、不均勻性和應(yīng)變,并確定了量子信息的應(yīng)用前景。此外,課題組將同樣的技術(shù)應(yīng)用于MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)研究。盡管存在顯著的應(yīng)變和電介質(zhì)環(huán)境變化,但相干和非相干耦合和層間激子壽命在整個(gè)樣品中大多是穩(wěn)健的。圖5. (a)hBN封裝的MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的白光圖像。(b)MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)在圖(a)中的標(biāo)記的三個(gè)不同樣本點(diǎn)處的低功率低溫MDCS光譜。(c)圖(b)中所示的四個(gè)峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混頻積分圖。(d)MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)上的MoSe2共振能量圖。(e)MoSe2/WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的WSe2共振能量圖。(f)所有采樣點(diǎn)的MoSe2共振能量與WSe2共振能量【參考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022) 3. 摻雜MoSe2單層中吸引和排斥極化子的量子動(dòng)力學(xué)研究 當(dāng)可移動(dòng)的雜質(zhì)被引入并耦合到費(fèi)米海時(shí),就形成了被稱為費(fèi)米極化子的新準(zhǔn)粒子。費(fèi)米極化子問題有兩個(gè)有趣但截然不同的機(jī)制: (i)吸引極化子(AP)分支與配對(duì)現(xiàn)象有關(guān),跨越從BCS超流到分子的玻色-愛因斯坦凝聚;(ii)排斥分支(RP),這是斯通納流動(dòng)鐵磁性的物理基礎(chǔ)。二維系統(tǒng)中的費(fèi)米極化子的研究中,許多關(guān)于其性質(zhì)的問題和爭(zhēng)論仍然存在。黃迪教授課題組使用了Monstr Sense公司的全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT研究了摻雜的MoSe2單分子層。課題組發(fā)現(xiàn)觀測(cè)到的AP-RP能量分裂和吸引極化子的量子動(dòng)力學(xué)與極化子理論的預(yù)測(cè)一致。隨著摻雜密度的增加,吸引極化子的量子退相保持不變,表明準(zhǔn)粒子穩(wěn)定,而排斥極化子的退相率幾乎呈二次增長(zhǎng)。費(fèi)米極化子的動(dòng)力學(xué)對(duì)于理解導(dǎo)致其形成的成對(duì)和磁不穩(wěn)定性至關(guān)重要。圖6. 單層MoSe2在不同柵極電壓下的單量子重相位振幅譜【參考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)
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- 2022-11-29 10:21:21動(dòng)力電池應(yīng)用 | 超快充(XFC)要求及開發(fā)策略
- 近來,盡管動(dòng)力電池快充技術(shù)在快速發(fā)展,但充電時(shí)間,效率和壽命焦慮依然是全 球范圍內(nèi)使用電動(dòng)車的主要焦慮。鋰離子電池以高能量密度和長(zhǎng)壽命成為電動(dòng)車的主要能源。當(dāng)前,有幾種方式來控制快充條件下的電池健康狀態(tài)。本文提出了充電協(xié)議的清晰分類,將快充協(xié)議分為功率管理協(xié)議,依賴于對(duì)電流,電壓和電池溫度控制的熱管理協(xié)議,以及依賴于鋰離子電池材料物理修飾和化學(xué)結(jié)構(gòu)的材料層面的充電協(xié)議。并分析了每種快充協(xié)議的要求,優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。Fig 1 電動(dòng)汽車(EV)研究路線圖鋰離子電池不同層級(jí)對(duì)快充的影響材料-電極-電池層級(jí)對(duì)快充的影響鋰離子電池快充協(xié)議快充協(xié)議的目的是降低充電時(shí)間,優(yōu)化效率和循環(huán)壽命,降低充電損失。消除大倍率充電和深度放電所導(dǎo)致的活性物質(zhì)損失,電極表面的SEI膜重整,內(nèi)部溫度變化和減小容量損失。Fig 2 鋰離子電池主要快充充電協(xié)議類型Fig 3主要快充協(xié)議的優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì) 恒電流恒電位充電協(xié)議CC-CV 作為傳統(tǒng)的充電協(xié)議,其示意圖如Fig 4 所示,即恒電流充到指定電位后,在截止電壓下持續(xù)恒壓充電至電流降低為0.1C 或0.01 C。CC-CV的主要問題是充電時(shí)間較長(zhǎng),且CV恒壓過程會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。Fig 4 恒電流-恒電位充電(CC-CV)示意圖多步恒電流(MCC) 充電協(xié)議種類Fig 5 多步恒電流(MCC) 充電協(xié)議種類(a) 充電電流多步變換(b) 混合技術(shù)(HT) (c) 條件隨機(jī)變化技術(shù) (CRT)(d) 多步恒電流超快充技術(shù) (ML MCC-CV)MCC充電協(xié)議是通過多步的變換的恒電流進(jìn)行充電,作為目前最 具潛力的超快充技術(shù),有利于縮短充電時(shí)間,同時(shí)降低電池的衰減和能量損失,并提高效率,降低產(chǎn)生的熱,避免析鋰和過充等,但是,MCC充電協(xié)議需要對(duì)電池內(nèi)部的電路進(jìn)行全面準(zhǔn)確評(píng)估后才能有效進(jìn)行開發(fā)。因此,MCC的開發(fā)需要直流和交流阻抗技術(shù)組合使用。熱管理協(xié)議Fig 6 熱管理協(xié)議恒溫-恒壓充電協(xié)議示意圖熱管理充電協(xié)議依賴于對(duì)環(huán)境溫度和電池溫度的控制,溫度作為影響電池老化非常重要的因素, 一種新的快充協(xié)議基于恒溫很恒壓(CT-CV) 如Fig 所示。CTCV基于施加2C電流,然后電流指數(shù)衰減至1C ,當(dāng)電壓到達(dá)4.2V時(shí),電流開始衰減至0.1C。為了維持溫度恒定,采用PID進(jìn)行溫度控制。脈沖電流充電協(xié)議(PCC)Fig 7 脈沖充電電流示意圖Fig 8 脈沖電流充電協(xié)議(a) 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議-固定占空比(b) 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議-變化占空比(c) 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議-衰減電流(d) 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議高-低電流變化(e) 不同的電壓脈沖PCC 協(xié)議依賴于控制負(fù)載的循環(huán),頻率和充電脈沖的幅值等,PCC有利于縮短充電時(shí)間,低溫條件下加熱電池,抑 制鋰析出,增加功率轉(zhuǎn)換,有利于消除濃差極化。缺點(diǎn)是控制器要求極其復(fù)雜,難度很高。結(jié)論經(jīng)過以上分析,功率控制協(xié)議,由于充電時(shí)間短,發(fā)熱量低,效率高,避免鋰析出等優(yōu)勢(shì),成為目前鋰離子電池快充最 具潛力的方法之一,由于其波形的復(fù)雜性,對(duì)于溫度的監(jiān)測(cè),析鋰的有效評(píng)價(jià)等以及鋰離子電池內(nèi)部等效電路的全面分析,對(duì)于所使用的開發(fā)設(shè)備提出巨大挑戰(zhàn)。多步電流法及脈沖電流快充協(xié)議,測(cè)試設(shè)備需要具備以下能力。參考文獻(xiàn)1. A Review of Various Fast Charging Power and Thermal Protocols for Electric Vehicles Represented by Lithium-Ion Battery Systems,Future Transp. 2022, 2, 281–299.https://doi.org/10.3390/futuretransp20100152. Detection of Lithium Plating in Li-Ion Cell Anodes Using Realistic Automotive Fast-Charge Profiles, Batteries 2021, 7, 463. Fast Charging of Lithium-Ion Batteries: A Review of Materials Aspects, Adv. Energy Mater.2021, 11, 2101126, DOI: 10.1002/aenm.202101126
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- 2022-11-29 10:31:15超快充(XFC)應(yīng)用 | 三電極動(dòng)態(tài)EIS解鎖電荷轉(zhuǎn)移限制
- 以鋰離子電池作為動(dòng)力的電動(dòng)車的充電時(shí)間,極大的限制了電動(dòng)車的發(fā)展。因此,寄希望于極速快充(XFC)能夠在10-15分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)充電0-80% SOC。由于離子傳輸?shù)南拗坪臀鲣嚨娘L(fēng)險(xiǎn),這對(duì)目前采用石墨(Gr)基負(fù)極和過渡金屬氧化物正極的鋰離子電池(LIBs)提出了巨大的挑戰(zhàn)。通常認(rèn)為,充電過程涉及正負(fù)極材料或電解質(zhì)中的離子傳輸,和固液界面的電荷傳輸。同時(shí)大量的文獻(xiàn)認(rèn)為,離子在充滿電解質(zhì)的電極孔隙或電極顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散是快速充電過程中的限速步驟,特別是在較高負(fù)載(>3 mAh cm-2)的高比能量鋰離子電池。但難以直接觀測(cè)界面結(jié)構(gòu)和離子傳輸機(jī)制,因此很難監(jiān)測(cè)跨越電極-電解質(zhì)界面的電荷轉(zhuǎn)移?;谝陨蠁栴},清華大學(xué)張強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì),采用紐扣電池三電極體系,利用輸力強(qiáng)1470E/1455輔助分壓,進(jìn)行了動(dòng)態(tài)EIS及同步正負(fù)極阻抗監(jiān)測(cè),結(jié)果表明,快速的電荷轉(zhuǎn)移速率對(duì)于實(shí)現(xiàn)不同尺寸材料的高比能量非常重要,這使得對(duì)之前傳質(zhì)過程是快充主要速率限制的假設(shè)產(chǎn)生了新的認(rèn)識(shí)。Fig 1 . 紐扣電池中的三電極示意圖A) 鋰參比電極是通過在銅線尖 端附加一小片鋰箔制成的B) 紐扣三電極由工作電極,Li參比電極,兩層隔膜,鋰片做對(duì)電極構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu) Fig 2 動(dòng)態(tài)EIS用于研究電極界面動(dòng)力學(xué)A) 動(dòng)態(tài)交流阻抗(DEIS)的電壓和電流曲線B) 由DEIS獲得的典型Nyquist曲線,石墨負(fù)極對(duì)參比和NCA正極對(duì)參比,等效電路分別進(jìn)行擬合Fig3 NAC正極在充電過程中不同SoC下的NCA曲線。直流電流為0.3C,GEIS電流擾動(dòng)為0.03C然而,除了以前專注于單電極的研究,圍繞著界面電荷轉(zhuǎn)移是否決定了鋰離子全電池的快速充電能力,如果是限制步驟,那是如何限制的,仍然然存在很大爭(zhēng)議。因此,三電極動(dòng)態(tài)EIS提供了一種有效的思路。Fig 4 石墨負(fù)極在充電過程中不同SoC下,動(dòng)態(tài)GEIS測(cè)試 DC電流0.25 C ,交流振幅為0.025 C.結(jié)論使用動(dòng)態(tài)交流阻抗(DEIS)對(duì)三電極中正負(fù)極電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了量化,不同于傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)EIS, DEIS結(jié)合三電極可以獨(dú)立提取電池中正極或者負(fù)極的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。此外,在不同的電解質(zhì)條件下,EC/DMC LiPF6(20.6 Ohm)與 EC/DMC LiTFSI (9.3Ohm)相比,NCA在不同的SoC下Rct減半。通過改進(jìn)的電解質(zhì),F(xiàn)EC/DMC LiPF6,加速了鋰離子的去溶劑化,在快充條件下表現(xiàn)出更小的極化。參考文獻(xiàn)1. Unlocking Charge Transfer Limitations for Extreme Fast Charging of Li-Ion Batteries,Angewandte Chemie International Edition ( IF 16.823 ) Pub Date : 2022-11-16 , DOI: 10.1002/anie.202214828, Yu-Xing Yao, Xiang Chen, Nan Yao, Jin-Hui Gao, Gang Xu, Jun-Fan Ding, Chun-Liang Song, Wen-Long Cai, Chong Yan, Qiang Zhang
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- 2022-11-24 10:56:21超快充(XFC)應(yīng)用 | 三電極動(dòng)態(tài)EIS解鎖電荷轉(zhuǎn)移限制
- 以鋰離子電池作為動(dòng)力的電動(dòng)車的充電時(shí)間,極大的限制了電動(dòng)車的發(fā)展。因此,寄希望于極速快充(XFC)能夠在10-15分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)充電0-80% SOC。由于離子傳輸?shù)南拗坪臀鲣嚨娘L(fēng)險(xiǎn),這對(duì)目前采用石墨(Gr)基負(fù)極和過渡金屬氧化物正極的鋰離子電池(LIBs)提出了巨大的挑戰(zhàn)。通常認(rèn)為,充電過程涉及正負(fù)極材料或電解質(zhì)中的離子傳輸,和固液界面的電荷傳輸。同時(shí)大量的文獻(xiàn)認(rèn)為,離子在充滿電解質(zhì)的電極孔隙或電極顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散是快速充電過程中的限速步驟,特別是在較高負(fù)載(>3 mAh cm-2)的高比能量鋰離子電池。但難以直接觀測(cè)界面結(jié)構(gòu)和離子傳輸機(jī)制,因此很難監(jiān)測(cè)跨越電極-電解質(zhì)界面的電荷轉(zhuǎn)移?;谝陨蠁栴},清華大學(xué)張強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì),采用紐扣電池三電極體系,利用輸力強(qiáng)1470E/1455輔助分壓,進(jìn)行了動(dòng)態(tài)EIS及同步正負(fù)極阻抗監(jiān)測(cè),結(jié)果表明,快速的電荷轉(zhuǎn)移速率對(duì)于實(shí)現(xiàn)不同尺寸材料的高比能量非常重要,這使得對(duì)之前傳質(zhì)過程是快充主要速率限制的假設(shè)產(chǎn)生了新的認(rèn)識(shí)。Fig 1 . 紐扣電池中的三電極示意圖A) 鋰參比電極是通過在銅線尖 端附加一小片鋰箔制成的B) 紐扣三電極由工作電極,Li參比電極,兩層隔膜,鋰片做對(duì)電極構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)Fig 2 動(dòng)態(tài)EIS用于研究電極界面動(dòng)力學(xué)A) 動(dòng)態(tài)交流阻抗(DEIS)的電壓和電流曲線B) 由DEIS獲得的典型Nyquist曲線,石墨負(fù)極對(duì)參比和NCA正極對(duì)參比,等效電路分別進(jìn)行擬合Fig3 NAC正極在充電過程中不同SoC下的NCA曲線。直流電流為0.3C,GEIS電流擾動(dòng)為0.03C然而,除了以前專注于單電極的研究,圍繞著界面電荷轉(zhuǎn)移是否決定了鋰離子全電池的快速充電能力,如果是限制步驟,那是如何限制的,仍然然存在很大爭(zhēng)議。因此,三電極動(dòng)態(tài)EIS提供了一種有效的思路。Fig 4 石墨負(fù)極在充電過程中不同SoC下,動(dòng)態(tài)GEIS測(cè)試 DC電流0.25 C ,交流振幅為0.025 C.結(jié)論使用動(dòng)態(tài)交流阻抗(DEIS)對(duì)三電極中正負(fù)極電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了量化,不同于傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)EIS, DEIS結(jié)合三電極可以獨(dú)立提取電池中正極或者負(fù)極的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。此外,在不同的電解質(zhì)條件下,EC/DMC LiPF6(20.6 Ohm)與 EC/DMC LiTFSI (9.3Ohm)相比,NCA在不同的SoC下Rct減半。通過改進(jìn)的電解質(zhì),F(xiàn)EC/DMC LiPF6,加速了鋰離子的去溶劑化,在快充條件下表現(xiàn)出更小的極化。參考文獻(xiàn)1. Unlocking Charge Transfer Limitations for Extreme Fast Charging of Li-Ion Batteries,Angewandte Chemie International Edition ( IF 16.823 ) Pub Date : 2022-11-16 , DOI: 10.1002/anie.202214828, Yu-Xing Yao, Xiang Chen, Nan Yao, Jin-Hui Gao, Gang Xu, Jun-Fan Ding, Chun-Liang Song, Wen-Long Cai, Chong Yan, Qiang Zhang
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