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DFT计算和MD模拟技术在水系电池中的应用-测试GO
界面反应机制与稳定性验证CEI/SEI形成机制DFT和MD被用于解析阴极-电解液界面（CEI）和固体电解质界面（SEI）的原子级反应路径。 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 溶剂化结构动态演化MD模拟揭示了"盐包水"电解液中离子对（CIPs）和聚集体（AGGs）的形成规律。 例如，21 m LiTFSI电解液中，Li⁺第一溶剂化壳层中自由水比例降至<10%，显著拓宽电化学窗口至3.0 V。离子输运特性的多尺度建模3. 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%）。
45400编辑于 2025-07-23 - 来自专栏模拟计算
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
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 二、理论计算与模拟：从分子层面指导设计电解液稳定性预测：通过量子化学计算（DFT）评估阴/阳离子的HOMO-LUMO能级，筛选低LUMO值的阴离子（如硝酸根）以构建稳定SEI膜。 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。 电解液设计利用MD模拟与极化曲线测试，优化阴离子极性指数（API），降低界面副反应（Advanced Materials, 2025）。 效率提升：定制化测试方案缩短研发周期，例如通过产气监测快速筛选电解液配方（客户案例：北京科技大学、中南大学）。
21110编辑于 2025-08-11 - 来自专栏测试GO材料测试
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 引入乙酰磺胺酸作为电解质添加剂，可以形成富含有机阴离子的界面，从而抑制锌枝晶的生长和副反应。SEI膜的形成与优化： 固体电解质界面（SEI）膜的形成对锌负极的稳定性至关重要。 原位EIS可以用来研究SEI膜的成分、结构和形成过程。通过调控SEI膜的性质，可以提高锌负极的循环寿命和库仑效率。 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。 例如，使用“盐包水”电解质可以在锌负极表面均匀沉积LiF富集的纳米颗粒状固体电解质界面（SEI），从而增强Zn2+离子的迁移并调节Zn的沉积/溶解行为。
81400编辑于 2025-08-14 - 来自专栏模拟计算
揭示电解液与界面奥秘，理论计算赋能水系电池创新
然而，其性能瓶颈，如循环寿命、能量密度等，深深根植于复杂的电解液化学和电极-电解液界面行为之中。 电解液稳定性与SEI形成分析研究内容：通过量子化学计算（DFT）电解液分子或添加剂分子的轨道能级（HOMO与LUMO），精确估算其电化学稳定窗口，预测其作为SEI/CEI成膜添加剂的能力。 阴离子极性分析研究内容：通过计算阴离子表面的静电势（ESP）分布，量化其极性大小（Anion Polarity Index, API）。 该指标直接关联阴离子与水分子的结合能，为筛选和优化电解液盐类、理解离子溶剂化结构提供了关键的理论描述符。阴离子极性计算案例3. 分子极性指数与配位能模型研究内容：延伸阴离子极性的概念，通过DFT计算分子的极性指数（MPI），并建立其与金属离子（如Zn²⁺）的配位能之间的定量关系。
37810编辑于 2025-09-18 南方科技大学ACB：空间限域焦耳热构建高性能复合电极，500 mA/cm²仅需1.65 V+稳定运行600小时
其中，阴离子交换膜水电解（AEMWE）因其能够使用非贵金属催化剂，并具备安全性高、系统灵活等优点而备受关注。 最终，该电极在AEMWE中展现出优异的析氢性能与超长稳定性，为设计高效、耐用的非贵金属电解水阴极提供了新的设计思路。 图文解读图1：催化剂合成策略与物相结构表征图1a展示了通过化学气相沉积（CVD）生长NVG骨架，再经水热及焦耳加热过程原位生成Ni₄Mo/MoO₂异质结构的合成路线。 图6：碱性膜水电解池（AEMWE）全电池性能将Ni₄Mo/MoO₂@GF-NVG作为阴极，与NiFe@NF阳极组装成AEMWE（图6a, b）。 该工作建立了“结构限域-界面调控-传质优化”相关联的多尺度电极设计范式，为开发适用于工业条件的高效、耐用、低成本碱性电解水制氢阴极提供了普适性设计原则。
15810编辑于 2026-01-24- 来自专栏睐芯科技LightSense
什么是去离子水DI water？
今天拓展学习了一个半导体制造相关的知识：去离子水(Deionized water)。几乎每一道清洁流程的最后一步都要用到水。 ，比阻抗标准値为18.2MΩ-cm，不过此值只代表水中电解质的量，可能还有一些污染物。 规格自来水DI水电阻系数MΩ-cm0.000215~18电解质（百万分之）200，000＜25特别物（﹟/cm^3)100，000＜150活体有机物（﹟/cm^3)100~10，000＜10水之纯化几乎都用离子交换或去离子程序 软水槽：用离子交换树脂除去阴阳离子将硬水成软水。4. 碳吸收槽：活性碳过滤，除去氯和少量的有机物。5. 紫外光照射：用紫外光等方法控制细菌生长及除去有机物6. 超级过滤器：除去水中的微颗粒进一步纯化。 上述系统中的逆渗透（reverse osmosis，RO）系统是在一种有选择性的渗透膜上加压，水就会流过膜，而其中溶解的漂浮物质则通不过。逆渗透膜之使用较为有效，因其减少了离子交换树脂再生的次数。
1.6K10编辑于 2024-07-24 - 来自专栏测试GO材料测试
《新能源汽车运行安全性能检验规程》发布，电池检测项目盘点
电池行业技术服务电池材料表征隔离膜检测：热稳定性、热导率、热收缩性能、熔融指数、形貌、透气率、穿刺拉伸强度测试、浸润性等。 正极/负极检测：颗粒特性、物质组成、结晶度、电导率、压实密度、剥离强度等电解液：电导率、金属成分、介电常数、游离酸、粘度、阴离子、含水量等原位表征电化学原位测试：活性材料的结构变化表征，叠片软包充放电反应 、变温测试：固态电解质的反应机理、活性物质的化学结构变化电池多尺度仿真电芯pack宏观尺度：热失控及热蔓延、快充策略优化与析锂、颗粒层级的相关设计仿真、 SEI生长及颗粒破碎失效等。 电解液与电极界面：溶剂分子性质的计算、溶剂化结构的计算、径向分布函数、均方根位移、扩散系数等，界面相互作用产品试制根据客户提供的原料(如正极材料)进行试制：极片制备:搅拌>涂布>辊压, Cut 裁剪,烘干 封装电池性能评价：电性能首效，倍率，循环，阻抗安全测试：电滥用测试（过放、短路）、热性能测试、力学测试（挤压、穿刺、跌落）失效/竞品分析：电芯尺寸测量、无损分析、X-CT检测内部结构、产气分析拆解与分析：结构件、电解液组成
1K10编辑于 2024-09-27 电化学提锂：革新电池级锂生产路径
电化学精炼的工作原理该公司用一种使用电、水和氧气的工艺，取代了传统的资源密集型反应。在一个电化学电池中，卤水被送入电解槽。 电解槽是一个金属箱，在阴极和阳极之间有三个隔室，这些隔室由离子交换膜（一种只允许特定离子通过的半透膜）隔开。硫酸锂流经中央隔室，电池的电场将盐分解。运营总监解释道：“锂是正离子，会穿过膜向阴极移动。 在那里，氧气和水反应生成氢氧根离子，氢氧根离子与盐中的锂结合生成氢氧化锂。”与此同时，在电池的另一侧，硫酸根离子（负离子）向阳极移动，在阳极，水被分解产生质子和氧气。质子与硫酸根离子结合生成硫酸。 宾夕法尼亚州立大学能源工程助理教授表示，一般来说，保持离子交换膜的完整性是规模化此类工艺的最大挑战之一。 该公司设计了一种电极，可以让气体和液体一起反应，使用适量的水使氧反应发生，而不会加入过多的水导致系统被淹并产生氢气。
6310编辑于 2026-03-12- 来自专栏DrugOne
. | 液态电解质配方的统一预测与生成解决方案
作为概念验证，研究人员实验筛选出三种同时具备高电导率和富阴离子溶剂化结构的电解质，其中一种展现出优异循环稳定性。该方法为数据驱动电解质设计提供了通用解决方案，并可拓展至其他复杂化学混合体系。 在配方层面： 电导率预测R²接近0.99； 阴离子溶剂化比例预测R²超过0.95； 成功再现实验中温度与浓度依赖趋势。 图2｜模型在电解质性质预测任务中的表现。 条件扩散模型实现多目标电解质生成 生成模型可根据设定目标： 单独优化高电导率； 单独优化富阴离子溶剂化结构； 同时满足双目标约束。 生成结果在目标空间分布明显向期望区域迁移，展现强大的设计能力。 拉曼光谱显示： 3种高性能配方呈现明显阴离子富集溶剂化特征。 进一步循环效率测试表明，其中一种配方库仑效率超过95%，展现优异稳定性。 图4｜生成配方的实验性能验证。 尽管目前仍以阴离子溶剂化比例作为循环性能的间接指标，未来随着更多实验数据积累，可进一步引入库仑效率、电化学稳定窗口、热稳定性等关键指标。
20420编辑于 2026-02-03 - 来自专栏阴极保护
高硅铸铁阳极的工作原理是什么？
· 电解质：土壤、水等导电介质，用于离子迁移。· 外部电源：在强制电流系统中，通过电源将电子从阳极 “推送” 至阴极，维持电流持续输出。2. ：高硅铸铁中含有的高比例硅（14%-17%）会在表面形成一层致密的二氧化硅（SiO₂）保护膜。 这层膜能阻止阳极内部的铁进一步被快速腐蚀，大幅降低阳极的消耗速率（消耗率通常小于 0.5kg/A・年），保证阳极长期稳定工作。3. 阴极的还原反应（抑制腐蚀）被保护的金属结构（如管道）作为阴极，接收来自阳极的电子，表面发生还原反应（得到电子），主要是电解质中的氧气或水被还原：· 在有氧环境中：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH 其高硅成分形成的保护膜是实现长期稳定工作的关键，也是其在阴极保护中被广泛应用的重要原因。
25110编辑于 2025-07-14 - 来自专栏HyperAI超神经
AI 筛选电池材料，广州大学叶思宇院士开发可用于 P-SOC 材料预测的机器学习算法模型
实验评估表明，LCN91 被认为是一种很好的 P-SOC 空气电极，然而，与电解质材料相比，LaCoO3 家族氧化物的热膨胀系数 (TEC) 非常高，这可能导致电极在长期工作过程中从电解质中脱落，从而缩短电池寿命 质子导体固态氧化物电池 (P-SOC) 具有原料成本低、环境影响小、理论电解效率高等优点，是电解水制备绿氢领域的研究重点和热点。 作为国际公认燃料电池电催化和催化剂层/MEA 设计的顶尖专家，叶思宇院士长期以来致力于质子交换膜燃料电池研究和开发的各个方面，现为加拿大国家工程院院士、广州大学化学化工学院教授、黄埔氢能源创新中心主任和首席科学家 作为首家落户广州的燃料电池膜电极研发生产领域的国家专精特新「小巨人」企业，鸿基创能致力于质子交换膜燃料电池用高性能膜电极 (MEA) 的大规模国产化和产业化，为国内外燃料电池厂商提供低成本、高性能的膜电极核心组件 据了解，鸿基创能自主研发出第一条全自动化 MEA 封装生产线，并生产了与国际领先水平同步的具有自主知识产权的车用燃料电池膜电极，打破了国外企业对该行业的技术垄断，填补了国内该行业的空白。
50710编辑于 2024-01-23 - 来自专栏量子位
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%
使用蟹壳中的壳聚糖做电解质 蟹壳做电池，严格来讲，是用蟹壳中的壳聚糖为原料制备出的致密化壳聚糖-锌凝胶电解质。 在这个电池中，壳聚糖、致密化、凝胶电解质是最核心的。 可以看出，壳聚糖含有丰富的羟基和胺基，能够和水形成氢键，从而使后续电解质中自由水的含量大大降低，更利于形成凝胶状态。 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。 若不对壳聚糖-锌膜进行致密化脱水，其中的水就会导致锌不受控制地沉积，形成苔藓状枝晶，而这往往不是理想的沉积状态。
62430编辑于 2022-09-13 ：毫秒级闪蒸焦耳加热合成单晶HfO₂，构筑高离子导、高热稳固态电解质
研究发现，HfO₂ 因5d²轨道的径向扩张可显著增强s-d/p-d杂化、弱化Li–阴离子相互作用，从而降低锂离子迁移势垒。 对比了3d、4d和5d轨道的径向分布：5d轨道因相对论效应而显著扩宽，增强了与阴离子p轨道的杂化（s–d/p–d杂化），从而削弱了Li⁺与阴离子的相互作用，降低了迁移势垒。 固态NMR中Li⁺信号的移动进一步说明，Hf的5d轨道扩展削弱了Li⁺与阴离子的结合，有利于离子传输。图3 径向效应对Li⁺传输动力学的增强作用电化学测试直接体现了径向效应对Li⁺传输的促进。 @LCB复合电解质。 其作用机制在于Hf 5d轨道的相对论性扩张增强s-d/p-d杂化，弱化Li–阴离子相互作用，降低迁移势垒，同时在界面处诱导形成富含氟化物的稳定SEI/CEI双层结构。
17010编辑于 2026-02-07- 来自专栏阴极保护
如何避免参比电极的电极材料被腐蚀或氧化？
对特定电极进行钝化处理：例如，银 / 氯化银电极可通过在稀盐酸中电解，在表面生成均匀致密的 AgCl 层，这层钝化膜能阻止银进一步氧化或腐蚀。二、优化电解液与内部环境维持电解液的稳定性1. 电解液需与外部环境通过多孔隔膜（如陶瓷塞、纤维膜）隔离，仅允许离子迁移而阻止液体直接混合：例如，硫酸铜电极的陶瓷塞可防止外部土壤中的硫化物、氯离子进入，避免铜棒与这些离子直接反应。2. 存放时将电极置于适配电解液中（如硫酸铜电极浸泡在饱和 CuSO₄溶液中），而非纯水或空气中：空气中的氧气、二氧化碳会在金属表面形成氧化膜或碳酸盐垢，导致下次使用时电位异常。防止物理损伤与机械腐蚀1. 若发现金属表面有氧化层（如铜棒变黑的 CuO）或腐蚀物（如铜绿 Cu₂(OH)₂CO₃），需用细砂纸轻轻打磨去除，再用去离子水清洗，恢复表面光洁度。2. 对汞齐类电极（如甘汞电极），若汞表面出现氧化膜，可用纯汞小心置换表层氧化部分，确保汞 / 汞齐界面纯净。定期活化与校准1.
50810编辑于 2025-07-28 - 来自专栏阴极保护
钛带阳极结构及性能特点
· 性能特点：· 耐腐蚀性强：钛基体本身在氧化性介质中能迅速生成致密氧化膜，抵抗介质侵蚀，在 3.5% NaCl 溶液中，腐蚀速率极低。 例如在盐水电解生产氯碱时，钛阳极对氯过电位低，在 1A/cm² 时比石墨阳极低 140mV。 · 尺寸稳定性高：在电解过程中，钛带阳极的尺寸基本保持不变，极距变化小，可保证电解操作在槽电压稳定的情况下进行，提高电流效率。 · 应用领域：· 阴极保护：是外加电流阴极保护系统中常用的辅助阳极材料，可用于地下储罐、地面储罐、水储罐的罐底保护，也可用于管道内壁、冷凝水箱、换热器等的防腐，还能应用于船舶、道路、桥梁、建筑钢体等的阴极保护 · 电解行业：在氯碱工业、电解水制氢、电镀等领域发挥着重要作用。例如在电镀中，可作为阳极或辅助阳极，用于镀镍、镀金、镀铬等工艺，能提高镀层质量和电镀效率。
21710编辑于 2025-08-04 - 来自专栏电源驱动IC
AP9196 DC-DC升压恒流电源芯片 电解水富氢水杯水机 充电电解方案原理图
AP9196 是一系列外围电路简洁的宽调光比升压调光恒流驱动器，适用于 3-40V 输入电压范围的 LED照明领域。AP9196 采用我司专利算法，可以实现高精度的恒流效果，输出电流恒流精度≤±3％，电压工作范围为5-40V，可以轻松满足锂电池及中低压的应用需求，输出耐压仅由MOS 耐压决定。芯片内部有本司专利的高精度恒流算法，确保 VIN的上电时间<500ms。PWM 调光信号内部转模拟，调光全程无频闪，支持1K 以上的调光频率，调光比 100：1。当 EN/DIM 拉低到 GND 超过 40ms，芯片自动进入休眠模式以降低功耗，此时待机电流<2uA，当 EN/DIM 端口拉高以后芯片重新启动。EN/DIM 管脚不能悬空，不使用时应与VIN 管脚短接在一起。芯片的输出电流通过 IFB 端口电阻来设定。支持过温降电流和输出过压保护
33510编辑于 2023-04-27 - 来自专栏DrugOne
. | 字节跳动AI团队开发机器学习力场模型，推动液体电解质研究新进展
液体电解质是当前大多数商业锂离子电池中不可或缺的组成部分。现有商业电解质多为碳酸酯体系，通常包含五种以上成分，以满足不同性能需求。 本研究所用的DFT数据集涵盖多种溶剂和盐类，尤其包括锂电池电解质中常见的环状碳酸酯、线性碳酸酯、Li⁺阳离子及FSI⁻、TFSI⁻阴离子等。 模型初始化包括原子和边的标量及向量表示，随后在每个GET层中通过变换器机制在原子邻域间交换信息。模型利用内积等方式保持旋转等变性，实现标量与向量间的信息融合。 溶剂化结构分为三类：SSIP（仅由溶剂分子组成）、CIP（含有一个阴离子）以及AGG（包含两个及以上阴离子的聚集结构）。 这一现象可能源于FSI⁻分子中两类不同类型的氧原子，在较低浓度（如1.12 m）下，大多数阴离子未与阳离子或溶剂形成配对结构，因此这些氧原子的电荷差异主要反映了其分子内的结构特征。
80010编辑于 2025-04-10 - 来自专栏Alter聊科技
一根膜丝到一杯好水：方太NSP给出了健康水的中国解法
站在净水技术的十字路口，方太选了一条难且正确的路，最终用300多项授权专利、数十项膜专利的自主创新，解决了千家万户的“健康好水”需求，为世界提供了“中国解法”。 RO反渗透膜的孔径更小，通常在0.0001微米的范围。在外部压力的作用下，只有水分子能够通过，消除了以往过滤方式无法解决的重金属问题，同时也过滤掉了钙、钾、镁、钠等天然矿物质。 “抓”是当水经过布满负电荷吸附点的膜丝，重金属离子会因螯合作用被抓取并锁定在膜上，矿物质离子则能自由通过。 在高端净水膜领域打破国际垄断的方太，不单单给出了“健康好水”的技术解法，还重构了“健康生活”的科学范式：通过搭载NSP选择性过滤技术的净水机，直接让自来水变成“矿物好水”。 站在净水技术的十字路口，方太选了一条难且正确的路，最终用300多项授权专利、数十项膜专利的自主创新，解决了千家万户的“健康好水”需求，为世界提供了“中国解法”。
36410编辑于 2025-06-15 - 来自专栏阴极保护
钛管阳极结构特性
二、核心性能优势耐腐蚀性强钛在氧化性介质中易形成致密氧化膜，结合涂层的保护作用，可在酸性、碱性、高盐等腐蚀性环境中稳定工作。 高效散热与传质能力中空管腔可通入冷却水（应对高电流密度下的发热问题），或让电解液 / 反应气体从管内流过，增强传质效率（如电解时加速反应物扩散、产物分离）。 电流密度灵活性可在较宽的电流密度范围内工作（通常 10-1000A/m²），局部区域（如管口）可形成高电流密度，满足特定场景的强化电解需求。 电解工业· 氯碱工业：在管式电解槽中作为阳极，促进氯化钠溶液电解生成氯气和烧碱，中空结构便于氯气收集。· 电解制氢 / 制氧：作为电解槽阳极，提高水分解效率，管内通冷却水可维持稳定工作温度。 特殊领域· 高温电解：如熔融碳酸盐燃料电池中的辅助电极，利用管状结构的耐高温和抗热震性。· 金属表面处理：用于管道内壁电解抛光、电镀镍 / 铬等工艺，保证内壁镀层均匀性。
35510编辑于 2025-08-04 - 来自专栏HyperAI超神经
清华大学利用可解释机器学习，优化光阳极催化剂，助力光解水制氢
By 超神经 水的太阳能光电化学 (PEC) 分解是将太阳能高效转换为氢能的方法，是一种很有前景的可再生能源生产方式。 PEC 分解水需要一个光电极，充当电解池的阳极或阴极，而对电极作为电解池的阴极或阳极。光电极吸收太阳能，驱动水的氧化或还原反应，对电极上同时进行与之对应的还原或氧化反应。 而助催化剂的形貌被简化为 3 类，包括均质膜、单层膜和分离膜。 模型的输出，即助催化剂对光电流密度的提升，被分为 3 个层次：低 (0)、中 (1)、高 (2)。 受这一过程启发，研究人员开始利用太阳能分解水，将太阳能储存在产物氢气中。 目前最有效的太阳能转换设备是光伏设备 (PV, Photovoltaics)，将太阳能转换为电能之后，通过电解水产生氢气。但这种方法成本太高，无法与化石燃料竞争。 PEC 分解水提供了廉价的制氢方案。
61751编辑于 2023-11-06
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