原位X射线衍射（XRD）技术在锌离子水系电池领域的应用

原位X射线衍射（XRD）技术在锌离子水系电池领域的应用原位X射线衍射（XRD）技术是研究锌离子水系电池（ZIBs）工作机理的重要手段，它可以实时监测电池充放电过程中电极材料的结构和相变。 研究表明，通过引入氧空位可以提高V2O5结构的离子动力学性能，从而改善水系锌离子电池的性能。2.  锌金属负极材料： 锌金属负极在水系锌离子电池中具有重要应用，但锌枝晶生长和析氢等问题会影响电池的性能和寿命。原位XRD可以用来研究锌沉积和溶解的机制，以及锌枝晶的形成过程。 原位XRD技术是研究锌离子水系电池工作机理的有力工具。通过原位XRD，研究人员可以深入了解电池充放电过程中电极材料的结构变化和反应机理，为开发高性能、长寿命的锌离子电池提供重要的实验依据。 随着原位XRD技术的不断发展和完善，相信它将在未来的锌离子电池研究中发挥更大的作用。

原位电化学阻抗谱（EIS）技术在锌离子水系电池领域的应用-测试GO

原位电化学阻抗谱（EIS）技术在锌离子水系电池领域的应用原位电化学阻抗谱（EIS）技术在锌离子水系电池领域中被广泛应用，主要用于研究电池运行过程中的电极/电解质界面动态变化、锌枝晶的形成、固体电解质界面 EIS技术可以帮助理解锂离子电池的反应机理、检测动力学/传输参数以及探索退化效应。锌离子水系电池中锌负极的研究锌离子水系电池（AZIBs）因其高安全性、低成本和环境友好等优点而备受关注。 电解液的研究： 电解液的组成和性质对锌离子水系电池的性能有重要影响。原位EIS可以用来研究电解液的离子电导率、界面阻抗和电化学稳定性。通过优化电解液的成分，可以提高电池的能量密度和功率密度。 电极材料结构演变的原位研究原位EIS技术能够揭示水系锌离子电池充放电过程中电极材料的结构演变。 传统的非原位或原位X射线衍射（XRD）技术可以完成表征，但存在实验繁琐耗时等缺点。 研究其他电池体系中EIS的应用，可以为锌离子电池的研究提供借鉴。结论原位电化学阻抗谱（EIS）技术是研究锌离子水系电池的重要手段，通过它可以深入了解电池内部的电化学过程和界面动态变化。

测试GO：揭秘枝晶生长对锌离子电池寿命的影响

揭秘枝晶生长对锌离子电池寿命的影响-测试GO非均匀沉积：在循环过程中，Zn2⁺ 在电极表面沉积时容易受局部电场和界面能影响，优先生长于突起部位，形成“尖端效应”。 界面副反应：水分解、氢析出和腐蚀会导致 Zn 表面形成“死锌”，加剧局部电流密度不均匀。离子传输限制：隔膜和电解液中的 Zn2⁺ 扩散不足，易在表面形成浓差极化，诱导枝晶形成。 锌在 Cu 基板上沉积的梯度电流密度分布和原位XRD分析。（a）原位电池实现基板 / 工作电极 (WE) 上梯度电流密度分布的示意图。锌或铂用作对电极 (CE)。 使用多孔隔膜 (A-M) 锌枝晶在 (A) 200 秒、(B) 300 秒、(C) 430 秒、(D) 590 秒和 (E) 890 秒后在 30 mA/cm2 的电池中生长、溶解和再生的操作研究。 作者将其归因于 C3N4QDs在沉积过程中能够在 Zn 表面构建一层动态自修复的保护层，均化局部电场和离子通量，从而有效抑制枝晶生成。

测试GO前沿实验室：为水系电池研究提供多维度表征解决方案

测试GO前沿实验室：为水系电池研究提供多维度表征解决方案随着全球能源转型加速，水系电池因其高安全性、低成本和环境友好特性，成为下一代储能技术的重要发展方向。 测试狗前沿实验室针对水系电池研发中的关键科学问题，整合先进表征技术与理论模拟手段，为科研工作者提供从材料本征性质到界面动态行为的全链条分析服务，助力电池性能优化与机理探索。 一、核心表征技术：揭示电池材料的微观世界形貌与晶体结构分析三维形貌图：利用扫描电子显微镜（SEM）与原子力显微镜（AFM）技术，可视化锌负极沉积形貌（如枝晶抑制效果）、SEI膜分布状态，结合能谱分析揭示元素组分空间分布 离子传输模拟：采用分子动力学（MD）模拟钠/钾离子在电解质中的扩散路径，揭示贫水配位结构抑制水迁移的机制。反应自由能计算：预测多硫化物穿梭效应或锌枝晶生长的热力学倾向，指导添加剂设计与界面工程。 硫基水系电池原位XRD追踪硫转化反应的可逆性，EIS结合EQCM验证隔膜对多硫化物穿梭的抑制效果（Joule, 2024）。

前沿实验室丨形貌与晶体结构表征技术全解析

从锌负极的枝晶抑制到高镍正极的相变调控，从水系电池的界面优化到固态电池的电解质设计，材料的形貌特征与晶体结构始终是决定性能的核心要素。 在《Advanced Materials》近期报道的水系锌电池研究中，科研团队通过二维XRD发现：当电解液中添加1 wt%聚苯乙烯（PS）时，锌负极的（101）晶面衍射峰强度显著增强，（002）晶面取向度从 这种晶体学取向的精准调控，直接促成锌沉积从枝晶生长向均匀密堆积的转变，使电池循环寿命突破2000次。 在水系锌电池研究中，科研团队借助原位光学显微镜观察到：未改性锌电极在循环50圈后出现密集的"蘑菇状"枝晶，而经氟化石墨烯修饰的电极表面，锌沉积始终保持均匀的"薄饼状"生长，产气速率从2.3 mL/h降至 在固态电池研究中，研究者发现：当电解质薄膜的表面粗糙度Ra从50 nm降至10 nm时，界面接触电阻从120 Ω·cm²骤降至35 Ω·cm²，离子电导率提升2.3倍。

DFT计算和MD模拟技术在水系电池中的应用-测试GO

例如，在锂离子电池中，DFT计算揭示了LiF在SEI中的优先形成机制，其低扩散能垒（约0.68 eV）有利于离子传输。 高电压界面稳定性针对高电压水系电池（如>2.5 V窗口），DFT计算预测了电解液成分（如高浓度LiTFSI）的氧化分解路径，并通过MD验证了"盐包水"电解液中阴离子富集层对抑制氧析出反应（OER）的作用 界面修饰策略验证针对锌负极枝晶问题，DFT计算证明碳基材料（如石墨烯）的锌亲和性（吸附能<-0.5 eV）可诱导均匀成核；MD模拟进一步显示表面涂层（如MOF衍生碳）能调节Zn²⁺通量分布。4. 离子选择性传输在双离子电池中，MD模拟证实阴离子交换膜的孔径（<0.6 nm）可调控阴/阳离子选择性渗透率（如SO₄²⁻/Zn²⁺分离效率>90%）。 例如，通过机器学习势函数（ML-FF）将DFT精度与MD尺度结合，用于高通量筛选固态电解质（如LATP）的界面钝化层组分；或预测新型导电MOF材料在水系锌电池中的拓扑效应。

解锁水系电池机理：原位谱学测试方案全解析-测试GO

解锁水系电池机理：原位谱学测试方案全解析-测试GO随着水系电池研究的深入，实时、精准地监测电池在工作状态下的动态变化成为机理研究的关键。 测试狗科研服务聚焦水系电池研究前沿，推出覆盖多维度分析需求的原位谱学测试解决方案，通过集成化、高精度的测试手段，为科研人员提供从结构演化到反应动力学的全视角解析。1. 该技术可揭示水系电池的电荷存储机制、相变路径与性能衰减根源，为电极材料设计与稳定性优化提供直接实验依据。原位XRD（水系电池）2. 该技术为水系电池的电解液配方优化和界面调控提供了分子层面的洞察。原位红外（水系电池）4. 目前，该系列技术已应用于锌离子电池、钠离子水系电池等体系的研究中，推动了一系列高性能电极材料和电解液的开发。

锂离子电池

说到锂离子电池，一般做硬件的人，都应该想到一下几个部分： 电芯，电量计，电池保护板，电池充电电路。 For example,电池参数： 电芯： 根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池(li thiumion battery,简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer 记住：锂离子电池没有记忆效应（如镍镉电池，长期不彻底充电、放电，易在电池内留下痕迹，降低电池容量的现象） 即cell，有单芯，双芯，3芯，4芯。 每种材料的电芯能量密度不一样，便会造成同样wh的电池，大小不一致。 例如：聚合物电池，结构在预留电池空间的时候，需要粗略计算出可达到的电池容量，就是根据能量密度来计算的。 ，避免了电池老化等其他因素造成的电池容量偏差不准确。

原位表征技术在水系电池研究稳定性测试中的应用-测试GO

原位表征技术在水系电池研究稳定性测试中的应用-测试GO​随着水系电池研究的深入，稳定性已成为衡量其性能与安全性的关键指标。 测试狗科研服务依托先进的检测技术，推出三项核心稳定性测试项目——电池产气分析、原位电极质量监测和原位气压监测，为水系电池的研发与优化提供多维度、高精度的数据支持。 一、电池稳定性与产气分析：精准追踪气体演化，解析材料与界面行为水系电池在循环过程中常伴随气体析出（如氢气、氧气、硫化氢等），严重影响电池寿命和安全。 技术亮点：通过质量-时间曲线（如图中所示），可直观识别可逆沉积/溶解行为与不可逆副反应（如枝晶生长、死锂形成）；应用场景：适用于水系锌电池、锂离子电池等体系，助力电极材料设计及循环寿命优化。 原位气压监测测试狗科研服务通过多维度联动分析（产气+质量+气压），构建了水系电池稳定性的综合评估体系。

水系电池为什么会“鼓包”“漏气”？水系电池产气的机理

水系电池为什么会“鼓包”“漏气”？水系电池产气的机理-测试GO科研服务平台水系电池因其安全性高、成本低、环境友好而被认为是新一代大规模储能的重要候选。 因此，如何准确表征和解析产气行为，是理解水系电池失效机理、提升其循环寿命与能量效率的关键环节。 水系电池产气检测原理1、LSV：气体副反应的初步判据原理：线性扫描伏安（LSV）通过电流随电位的急剧上升来判断副反应的起始点。 应用：评价电池在循环过程中的气体累积情况；工业应用中用于安全阈值判断与失效预警。案例：图2. 锌、锡负极自腐蚀产氢的压力分析。 Alkaline-based aqueous sodium-ion batteries for large-scale energy storage”的研究中，作者采用原位差分电化学质谱（DEMS） 对碱性钠离子电池的副反应气体进行检测

恒电流间歇滴定法GITT测试教程-测试狗科研测试

以锂离子电池为例（图1），电子通过外电路传输至材料表面，离子通过内电路扩散至材料内部，最终活性材料、电子和离子发生电化学反应，实现电能和化学能之间的相互转换。 图1 电子和离子在锂离子电池中的传导行为恒电流间歇滴定法(GITT)离子在材料内部的扩散是指离子从高浓度向低浓度的方向传输，致使材料内部离子浓度均一化的现象[1]。 图12 两种LFP电极的倍率性能对比[2]图13 两种LFP电极的GITT曲线对比[3]实例2：作者报道了一系列钒酸钾纳米材料作为水系锌离子电池（ZIBs）的正极材料。 通过GITT分析，发现了具有隧道结构的K2V8O21和K0.25V2O5有助于锌离子扩散，而结构容易坍塌的层状KV3O8和K2V6O16·1.57H2O具有低锌离子扩散系数，因此很难获得高的容量。 图14 四种电极的GITT曲线（a-d）及锌离子扩散系数（e-h）[4]5.参考文献[1] 郑浩, 高健, 王少飞,等. 锂电池基础科学问题(Ⅵ)——离子在固体中的输运[J].

华人小哥用蟹壳做电池，5个月内就能完全降解，循环利用千余次后能效仍高达99.7%

传统的锂离子电池中，聚丙烯和聚碳酸酯隔膜需要长达数百数千年时间才能够被降解。 但蟹壳大家都知道吧，妥妥的可生物降解物质，用它做电池，就不用顾虑环不环保的问题了。 那蟹壳是如何做成电池的？ 因此，使用凝胶电解质电池是未来的一大趋势。 解释完壳聚糖和凝胶电解质，那锌离子是如何与壳聚糖形成凝胶电解质的呢？ 这时候，羟基和胺基就发挥作用了，壳聚糖的羟基和胺基会在氢氧化钠溶液中与锌离子形成配位，生成壳聚糖-锌膜。 要让其成为凝胶态，还要对其进行致密化操作，通俗来讲就是脱水。 进行致密化后，不仅能够让锌在负极形成理想化的沉积状态 （平行六边形晶体），还能够将电解质限制在纳米级微孔，实现高离子电导率。 进行致密化操作后，壳聚糖-锌凝胶电解质便制备完成了。 而这也不用担心，未能降解的锌金属可以回收利用，并且地壳中锌的含量比一般电池中用的锂更加丰富，成熟的锌电池会也更成熟安全一些。 用蟹壳做电池，不仅环保，它的性能也不赖。 话不多说，直接上数据。

锂离子带给动力电池的「爱与恨」

虽然目前电动汽车所使用的锂离子电池可以支持车辆行驶数百公里，但是充电不方便、速度慢、有安全隐患的问题依旧存在。 最近一年，关于新型电池研发的新闻层出不穷，包括固态电池、钠离子电池等等。 目前各国科学家及研发机构也在寻找克服锂离子电池缺陷的解决方法，改善使用痛点。 短路的元凶究竟是谁？ 锂离子电池最早由索尼在1991年推出，其原理是依靠离子在电极间运动产生能量。 与其优点比起来，锂离子电池的缺点很少，但是每个缺点都十分致命。 这其中严重的，就是锂离子电池内部的枝晶。电动汽车由于电池自燃引发的事故比比皆是，而自燃的主要原因，就是电池内短路。 不过与锂相比，钠更重，制成的钠离子电池储能能力也不如锂离子电池。 换种方式，继续使用锂 除了锂离子电池，现在也有研究机构在研发锂金属电池。 与锂离子电池不相同的是，锂金属电池采用金属锂作为负极，依靠金属锂的氧化反应产生电能；而锂离子电池使用石墨作为负极，以含锂化合物作为正极，依靠锂离子不断获得、失去电子来实现电能传输。

锂离子电池充电管理芯片应用

基本概述 TP4054是一个完善的单片锂离子电池恒流/恒压线性电源管理芯片。 更值得一提的是，TP4054专门设计适用于USB的供电规格。 TP4054芯片具有CC/CV模式，可以更好地对锂离子电池进行充电管理和保护，同时能够起到很好的充电与放电保护功能。 当在BAT引脚和地之间接一1μF的电容，就可以完成电池是否接好的指示，当没有电池时，LED灯会快速闪烁。 GND（引脚2）：接地端。 BAT（引脚3）：充电电流输出端。 工作原理 TP4054是一款采用恒定电流/恒定电压算法的单节锂离子电池充电器。它能够提供最大500mA左右的充电电流（借助一个热设计良好的PCB布局）和一个内部P沟道功率MOSFET和热调节电路。 当电池没有接到充电器时，CHRG输出脉冲信号表示没有安装电池。当电池连接端BAT管脚的外接电容为10uF时CHRG闪烁周期约0.5-2秒。当不用状态指示功能时，将不用的状态指示输出端接到地。

干电池漏液解析

常见的5号干电池通常为碳锌电池、碱性电池，以往的认知中，对于电池漏液的现象，最常见于家里的遥控器、收音机、手电筒等，电池放了一年半载之后，取出电池时才发现电池渗出了液体，变得黏黏的。 以碳锌电池、碱性电池为例，这两款电池使用的活性材料为锌(阳极)和二氧化锰(阴极)，但碳锌电池使用的电解质是氯化铵和氯化锌，同时将碳棒添加到阴极以增加电导率；碱性电池使用的活性材料为锌和二氧化锰，电解质是氢氧化钾 碳锌电池，其内部的离子反应是： 阳极：Zn → Zn 2+ + 2e – 阴极：2 NH 4 + + 2 MnO 2 + 2e – → Mn 2 O 3 + H 2 O + 2 NH 3，其中：2 NH 4+ + 2e – →2 NH 3 + H 2 碱性电池，其内部的离子反应是： 阳极：Zn + 2OH – →Zn（OH）2 + 2e – Zn（OH）2 + 2OH – →[Zn（OH）4 ] 2– 碳锌电池 VS 碱性电池 在应用因素上： 在离子的各种反应中，H+会获得电子，形成H2，由此当电池过度放电时，电池内部会出现气体，当气体太多的时候会从电池的泄压阀泄出，由此造成漏液问题。

揭示电解液与界面奥秘，理论计算赋能水系电池创新

揭示电解液与界面奥秘，理论计算赋能水系电池创新随着全球对高安全、低成本储能需求的激增，水系电池成为了下一代电池技术的重要候选者。 为了从微观尺度破解这些难题，测试狗科研服务精心打造了一套基于水系电池研究的理论计算解决方案，综合运用密度泛函理论（DFT） 和分子动力学（MD） 模拟，为水系电池的研发提供从原子到介观尺度的深刻洞察与精准预测 金属离子溶剂化结构模拟研究内容：利用分子动力学（MD）模拟，在原子层面可视化并统计金属离子（如Zn²⁺）在水系电解液中的溶剂化鞘层结构，包括配位分子种类、数量、键长和键角。 物质迁移与扩散行为模拟研究内容：基于MD模拟，计算离子或其他活性物质在电解液中的扩散系数，直观展示其迁移路径和动力学行为。该研究直接关联电池的倍率性能和功率密度。7. 从单个分子的电子结构（DFT）到百万原子体系的动态演化（MD），再到枝晶生长的介观模拟（相场），它们相互关联、层层递进，能够系统地解决水系电池在电解液设计、界面调控、离子传输等方面的核心科学问题。

微型锌空气电池赋能细胞级机器人

这种新型电池长0.1毫米，厚0.002毫米——大约相当于一根人类头发的厚度——可以从空气中捕获氧气并利用其氧化锌，产生高达1伏的电势。研究人员展示，这足以驱动小型电路、传感器或执行器。 将电池等电源放入这些微型设备内部，可以让它们自由漫游到更远的地方。“木偶系统并不真正需要电池，因为它们从外部获取所需的全部能量。 对于一个不打算被外部世界束缚的设备来说，电池是必不可少的。”为了创造出能更自主的机器人，实验室决定使用一种称为锌空气电池的电池类型。 由于其高能量密度，这类电池的寿命比许多其他类型的电池更长，常用于助听器。他们设计的电池由一个连接到铂电极的锌电极组成，嵌入到一种名为SU-8的聚合物条中，这种聚合物通常用于微电子。 当这些电极与空气中的氧分子相互作用时，锌被氧化并释放电子，电子流向铂电极，从而产生电流。

2023上海锂电池工业技术展 锂电池材料陶瓷阀门球阀设备展会

正极材料主要影响锂离子电池能量密度、安全性、循环寿命等性能。由于锂离子电池正极材料在电池成本中所占比例可高达40%左右，所以其成本也直接决定电池成本的高低。 而且因为锂电池的特殊要求，正负极材料不中能含有铁铜锌等杂质，尤其不能有二价铁存在，否则会影响电池的性能和寿命。 在锂电池的正极材料生产过程中，严禁相关管道、阀门材料中含有铜（Cu）、锌（Zn）等金属元素，如果材料中存在铜（Cu）、锌（Zn）等金属杂质，这些金属会先在正极氧化再到负极还原，当负极处的金属单质累积到一定程度 ； ◇ 3C数码电池、智能终端、机器人、物联网、电子烟、TWS耳机等领域用电池/PACK及各类新型电池：包括各类锂离子电池、聚合物电池、镍氢电池、纽扣电池、纸电池等以及锌基、钠基、锰基、锂硫、高镍、富锂等新型电池 、特种电池等； ◇ BMS保护板与电池控制系统、热管理系统，熔断器、消防灭火装置、电池监控系统等； 二、储能技术展区 ◇ 储能电池：镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、铅酸蓄电池、智能电池、钠电池、钠硫电池

干货收藏 | 锂离子电池pack工艺介绍

日本加速固态电池研发，安全性将远超锂离子电池

一旦研制成功，对于现有新能源领域所使用的电池将会是革命性的改变。 目前市面上常见的传统锂离子电池使用了易燃的液体作为电解质，如果要提高搭载于移动终端或汽车内的锂离子电池的性能，起火的危险也会随之提高。 但是，最近由日本正在推进“全固态蓄电池”的开发，将电解质替换成不会燃烧的陶瓷材料等固体，而且东京工业大学教授一杉太郎还说“现在智能手机充满电需要1小时以上，但新型蓄电池力争实现1秒内满充电。” 目前，东京工业大学正在与大型半导体相关企业共同开发，预计在一年后试生产可以实际使用的电池。 随后，他们将与大型汽车厂商联合，将在薄膜上得到实证的低阻力应用到块状电池上，力争开发出可以秒充电、不起火、长时间使用的电池。