超快泵浦探测 - 产品信息 - 相关知识

2025-01-21 09:34:25超快泵浦探测: 超快泵浦探测利用超短脉冲激光对物质进行瞬态光谱分析。通过泵浦激光激发样品，探测激光观测激发后的瞬态变化，研究物质超快动力学过程。广泛应用于物理学、化学、生物学等领域，揭示分子、原子等微观粒子的运动和相互作用机制。超快泵浦探测为科学研究提供了重要手段，推动了相关领域的发展。

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国内外纳米大牛盛会：第二届国际纳米分析研讨会来袭，诚邀参与！

德国neaspec将在2022年5月18日至21日举办第二届国际纳米分析研讨会。

Quantum Design中国子公司 397
2022-05-18
纳米成像与纳米光谱仪同步辐射光源超快泵浦探测先进光源

超快泵浦探测文章

超快飞秒光学新工具！单腔双光梳的泵浦探测应用前景

单腔双光梳技术是近年来光学领域备受瞩目的研究方向之一。这项技术不仅在光谱分析、激光测距、厚膜检测、泵浦探测等领域具有重要应用前景，还为研究精密光谱学、量子光学、光子学等提供了全新的研究平台。

上海昊量光电设备有限公司 134
2025-01-22
光梳单腔双光梳光谱分析

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2023-05-18 16:59:34全共线多功能超快光谱仪与高精度激光扫描显微镜，二维材料与超快: 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT MONSTR Sense Technologies是由密歇根大学研究人员成立的科研设备制造公司。该公司致力于研发为半导体研究应用而优化的超快光谱仪和显微镜，突破性的技术可将光学器件和射频电子器件耦合在一起，以稳健的方式测量具有干涉精度的光学信号，真正实现一套设备、一束激光、多种功能。图1. 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT不仅兼具共振和非共振超快光谱探测，还可以兼容瞬态吸收光谱（Transient absorption (TAS)）、相干拉曼光谱(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多维相干光谱探测(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。开创性的全共线光路设计，使其可以与该公司研发的高精度激光扫描显微镜（NESSIE）联用，实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验，系统软件可自动调控参数，光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT主要技术参数：高精度激光扫描显微镜NESSIE MONSTR Sense Technologies的高精度激光扫描显微镜NESSIE可用入射激光快速扫描样品，在几秒钟内就能获得高光谱图像。该设备可适配不同高度的样品台和低温光学恒温器，物镜高度最多可变化5英寸，大样品尺寸同样适用。NESSIE显微镜是具有独立功能，可以与几乎任何基于激光测量与高分辨率成像的设备集成在一起，也非常适合与该公司研发的全共线多功能超快光谱仪集成。图2. 高精度激光扫描显微镜NESSIE 高精度激光扫描显微镜-NESSIE的输入信号为单个激光光束，输出信号为样品探测点收集的单个反向传播光束，这样的光路设计确保了反传播信号在扫描图像时不会相对于输入光束漂移，因而非常适用于激光的实验中的成像显微镜系统。图3. 使用NESSIE在室温下测量的GaAs量子阱的图像。a）用相机测量的白光图像。b）用调谐到GaAs带隙的80MHz激光器（5mW激光输出）进行激光扫描线性反射率测量。c）同时测量的激光扫描四波混频图像揭示了影响GaAs层的亚表面缺陷 BIGFOOT+NESSIE应用案例：1. 高精度激光扫描显微镜用于材料表征美国密歇根大学课题组通过使用基于非线性四波混频（FWM）技术的多维相干光谱MDCS测量先进材料的非线性响应，利用激子退相和激子寿命来评估先进材料的质量。课题组使用通过化学气相沉积生长的WSe2单分子层作为一个典型的例子来证明这些功能。研究表明，提取材料参数，如FWM强度、去相时间、激发态寿命和暗/局部态分布，比目前普遍的技术，包括白光显微镜和线性微反射光谱学，可以更准确地评估样品的质量。在室温下实时使用超快非线性成像具有对先进材料和其他材料的快速原位样品表征的潜力。图4. (a)通过拟合时域单指数衰减得到的样本的去相时间图，在图(a)中用三角形标记的选定样本点处的FWM振幅去相曲线【参考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022). 2.二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究过渡金属二卤代化合物（TMDs）是量子信息科学和相关器件领域非常有潜力的材料。在TMD单分子层中，去相时间和非均匀性是任何量子信息应用的关键参数。在TMD异质结构中，耦合强度和层间激子寿命也是值得关注的参数。通常，TMD材料研究中的许多演示只能在样本上的特定点实现，这对应用的可拓展性提出了挑战。美国密歇根大学课题组使用了多维相干成像光谱（Multi-dimensional coherent spectroscopy, 简称MDCS），阐明了MoSe2单分子层的基础物理性质——包括去相、不均匀性和应变，并确定了量子信息的应用前景。此外，课题组将同样的技术应用于MoSe2/WSe2异质结构研究。尽管存在显著的应变和电介质环境变化，但相干和非相干耦合和层间激子寿命在整个样品中大多是稳健的。图5. （a）hBN封装的MoSe2/WSe2异质结构的白光图像。（b）MoSe2/WSe2异质结构在图（a）中的标记的三个不同样本点处的低功率低温MDCS光谱。（c）图（b）中所示的四个峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混频积分图。（d）MoSe2/WSe2异质结构上的MoSe2共振能量图。（e）MoSe2/WSe2异质结构的WSe2共振能量图。（f）所有采样点的MoSe2共振能量与WSe2共振能量【参考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022) 3. 掺杂MoSe2单层中吸引和排斥极化子的量子动力学研究当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时，就形成了被称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的机制： (i)吸引极化子（AP）分支与配对现象有关，跨越从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚；（ii）排斥分支（RP），这是斯通纳流动铁磁性的物理基础。二维系统中的费米极化子的研究中，许多关于其性质的问题和争论仍然存在。黄迪教授课题组使用了Monstr Sense公司的全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT研究了掺杂的MoSe2单分子层。课题组发现观测到的AP-RP能量分裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预测一致。随着掺杂密度的增加，吸引极化子的量子退相保持不变，表明准粒子稳定，而排斥极化子的退相率几乎呈二次增长。费米极化子的动力学对于理解导致其形成的成对和磁不稳定性至关重要。图6. 单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱【参考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)

2023-05-26 11:43:55全共线多功能超快光谱仪与高精度激光扫描显微镜，二维材料与超快光学实验必备！: 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOTMONSTR Sense Technologies是由密歇根大学研究人员成立的科研设备制造公司。该公司致力于研发为半导体研究应用而优化的超快光谱仪和显微镜，突破性的技术可将光学器件和射频电子器件耦合在一起，以稳健的方式测量具有干涉精度的光学信号，真正实现一套设备、一束激光、多种功能。图1. 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT不仅兼具共振和非共振超快光谱探测，还可以兼容瞬态吸收光谱（Transient absorption (TAS)）、相干拉曼光谱(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多维相干光谱探测(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。开创性的全共线光路设计，使其可以与该公司研发的高精度激光扫描显微镜（NESSIE）联用，实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验，系统软件可自动调控参数，光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT主要技术参数：若您对设备有任何问题，欢迎扫码咨询！高精度激光扫描显微镜NESSIEMONSTR Sense Technologies的高精度激光扫描显微镜NESSIE可用入射激光快速扫描样品，在几秒钟内就能获得高光谱图像。该设备可适配不同高度的样品台和低温光学恒温器，物镜高度最多可变化5英寸，大样品尺寸同样适用。NESSIE显微镜是具有独立功能，可以与几乎任何基于激光测量与高分辨率成像的设备集成在一起，也非常适合与该公司研发的全共线多功能超快光谱仪集成。图2. 高精度激光扫描显微镜NESSIE高精度激光扫描显微镜-NESSIE的输入信号为单个激光光束，输出信号为样品探测点收集的单个反向传播光束，这样的光路设计确保了反传播信号在扫描图像时不会相对于输入光束漂移，因而非常适用于激光的实验中的成像显微镜系统。图3. 使用NESSIE在室温下测量的GaAs量子阱的图像。a）用相机测量的白光图像。b）用调谐到GaAs带隙的80MHz激光器（5mW激光输出）进行激光扫描线性反射率测量。c）同时测量的激光扫描四波混频图像揭示了影响GaAs层的亚表面缺陷若您对设备有任何问题，欢迎扫码咨询！BIGFOOT+NESSIE应用案例：01高精度激光扫描显微镜用于材料表征美国密歇根大学课题组通过使用基于非线性四波混频（FWM）技术的多维相干光谱MDCS测量先进材料的非线性响应，利用激子退相和激子寿命来评估先进材料的质量。课题组使用通过化学气相沉积生长的WSe2单分子层作为一个典型的例子来证明这些功能。研究表明，提取材料参数，如FWM强度、去相时间、激发态寿命和暗/局部态分布，比目前普遍的技术，包括白光显微镜和线性微反射光谱学，可以更准确地评估样品的质量。在室温下实时使用超快非线性成像具有对先进材料和其他材料的快速原位样品表征的潜力。图4. (a)通过拟合时域单指数衰减得到的样本的去相时间图，在图(a)中用三角形标记的选定样本点处的FWM振幅去相曲线【参考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022).02二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究过渡金属二卤代化合物（TMDs）是量子信息科学和相关器件领域非常有潜力的材料。在TMD单分子层中，去相时间和非均匀性是任何量子信息应用的关键参数。在TMD异质结构中，耦合强度和层间激子寿命也是值得关注的参数。通常，TMD材料研究中的许多演示只能在样本上的特定点实现，这对应用的可拓展性提出了挑战。美国密歇根大学课题组使用了多维相干成像光谱（Multi-dimensional coherent spectroscopy, 简称MDCS），阐明了MoSe2单分子层的基础物理性质——包括去相、不均匀性和应变，并确定了量子信息的应用前景。此外，课题组将同样的技术应用于MoSe2/WSe2异质结构研究。尽管存在显著的应变和电介质环境变化，但相干和非相干耦合和层间激子寿命在整个样品中大多是稳健的。图5. （a）hBN封装的MoSe2/WSe2异质结构的白光图像。（b）MoSe2/WSe2异质结构在图（a）中的标记的三个不同样本点处的低功率低温MDCS光谱。（c）图（b）中所示的四个峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混频积分图。（d）MoSe2/WSe2异质结构上的MoSe2共振能量图。（e）MoSe2/WSe2异质结构的WSe2共振能量图。（f）所有采样点的MoSe2共振能量与WSe2共振能量【参考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022)03掺杂MoSe2单层中吸引和排斥极化子的量子动力学研究当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时，就形成了被称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的机制：(i)吸引极化子（AP）分支与配对现象有关，跨越从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚；（ii）排斥分支（RP），这是斯通纳流动铁磁性的物理基础。二维系统中的费米极化子的研究中，许多关于其性质的问题和争论仍然存在。美国德克萨斯大学奥斯汀分校李晓勤教授课题组使用了Monstr Sense公司的全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT研究了掺杂的MoSe2单分子层。课题组发现观测到的AP-RP能量分裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预测一致。随着掺杂密度的增加，吸引极化子的量子退相保持不变，表明准粒子稳定，而排斥极化子的退相率几乎呈二次增长。费米极化子的动力学研究对于理解导致其形成的配对和磁不稳定性至关重要。图6. 单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱【参考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)若您对设备有任何问题，欢迎扫码咨询！

2021-12-15 14:17:47缓释泵使用小贴士，超全的操作小指南快盘起来: 为了减轻动物多次给药对实验人员的负担，植入式缓释泵作为持续给药方式的标志性产品被开发出来。缓释泵植入动物体内，通过渗透压作为动力将胶囊内储存的药液按照恒定的速度持续准确地送出，最长可持续4周时间。目前缓释泵持续给药已经被应用到多种疾病的动物模型建立, 如常见的高血压及帕金森病的动物模型，广泛应用于药物及分子筛选、药理药代药效等众多领域的研究。缓释泵组成：缓释泵主要由半透膜外壳，盐夹层、内部药囊和流量调节器组成；半透膜外壳允许动物体液透过，盐夹层通过高渗透压吸收体液发生膨大，挤压内部药囊从流量调节器这个唯一的出口将药物泵出。缓释泵内部结构图型号选择：缓释泵有100ul、200ul、2ml三种载药量规格，以及3天-4周不等持续时间，根据需求选择合适的型号进行实验，其中100ul、200ul系列适合成年小鼠，2ml由于体积较大适用于大鼠或其他较大动物使用。浓度计算：缓释泵药物浓度计算要根据每天给药量以及缓释泵的泵送速率这两个参数来计算给药浓度，其中每天给药剂量可根据事先查阅文献确定。此外，每批次缓释泵的泵送速率会贴在包装盒上，需要按照包装上的速率进行配药。药物浓度计算：C=Kd/QdC表示药物浓度(ug/ul); Kd表示每天给药量(ug/d); Qd表示每天给药体积(ul/d)例如，采用2003D缓释泵进行小鼠某药物皮下释放，查阅相关文献得知每天给药量是2mg/kg/d，实验小鼠称重30g，所以 Kd= 2mg×0.03=0.06mg=60ug；包装盒显示2003D速率2.23ul/h，所以Qd= 2.23×24=53.52ul；求得配药浓度C= 60ug/53.52ul=1.12ug/ul。注意事项：1、不能根据缓释泵自身体积来计算配药浓度，缓释泵实际载药体积会稍大于宣称体积；2、泵体埋入动物体内后应在释放周期结束时取出，不能一直留在动物体内。药液灌充：1、将缓释泵竖直拿在手中，从顶端开孔位置插入灌充针，直到针头轻触缓释泵底部，再稍微向上提起灌充针约1 mm。2、缓缓推动注射器，将药液灌充进缓释泵（缓释泵应始终竖直）。当在缓释泵开孔位置看到有药液溢出时，停止灌充，小心抽出灌充针。3、将流量调节器完全插入泵体，完成灌充，之后进行孵育或埋置手术。4、如果泵体内部引入气泡可将流量调节器拔出重新灌充。注意事项：1、缓释泵必须灌满，泵内不能留有气泡，否则可能导致泵送速率不稳定。2、灌充速度不宜过快，容易引入气泡，避免使用量程较大的注射器灌充。泵体孵育：缓释泵初始阶段存在泵送速率不稳定的可能，为了平衡泵送速率，建议埋置前进行孵育。1、准备50ml离心管，倒入适量0.9%无菌生理盐水。2、把已经灌充药液的缓释泵置入其中，然后将离心管转移至37 ℃恒温箱中孵育一定时间（孵育时间根据各型号缓释泵有所不同）。注意事项：孵育时必须让生理盐水完全没过泵体。植入手术：缓释泵可直接背部皮下或腹腔植入进行全身性给药；此外也可连接导管将药物引导到特定部位进行给药。皮下植入：1、将动物麻醉，使动物处于俯卧姿态。2、在肩胛骨之间的皮肤上切开一个切口。3、使用止血钳分离皮下结缔组织，形成一处空隙。4、将缓释泵植入空隙中，流量调节器不能朝向切口。5、使用伤口夹或缝线缝合皮肤切口。腹腔植入：1、麻醉动物，使动物处于仰卧姿态。2、在动物的胸廓下腹中线的皮肤上用刀划开口。3、镊子挑起腹肌，避免伤及内脏，然后用剪刀向下剪开腹肌。4、将缓释泵植入切口，流量调节器不能朝向切口。5、用缝线缝合肌肉切口，皮肤切口可以使用伤口夹或缝线缝合。搭配导管进行特定部位给药：以常见的脑部、颈静脉给药为例一、脑部给药脑区坐标根据脑图谱或文献确定目标脑区的三维坐标：AP 值（Anterior-Posterior，Y 轴，头部到尾部）、ML 值（Medial-Lateral，X 轴，中缝到两侧）和 DV 值（Dorsal Ventral，Z 轴，背侧到腹侧）。导管连接、灌充和孵育1、将导管与流量调节器顶部钢管连接，截取一小段导管套在流量调节器的另一端钢管上。2、灌药针头插到小段导管里进行导管灌药，直到插管的钢针处有药液滴出。3、如前述步骤，采用灌注针将泵体充满药液，然后小心将同样充灌完毕的流量调节器插入泵体内，避免出现气泡。4、如前述步骤，将泵体没过生理盐水进行37°C孵育，导管不需要没过生理盐水。备皮，定位和钻孔：1、小鼠诱导麻醉，转移到脑立体定位仪上进行头部固定，持续给予异氟烷。2、镊子挑起头皮用剪刀沿中线剪开头皮，暴露颅骨。3、定位仪夹持颅钻，将钻尖抵触颅面进行颅骨调平，确保前后左右颅面高度差＜0.05mm。4、将颅钻定位至目标脑区进行钻孔，可同时在孔位附近钻1-2小孔用于旋入颅钉，增加牙科水泥着力点。埋置：1、用镊子夹住插管基座从生理盐水里取出孵育好的泵体。2、将夹持器装在定位仪上并夹住插管基座，根据脑区坐标将插管钢针缓慢插入颅内。3、用牙科水泥覆盖插管基座以下部分进行固定，待牙科水泥凝固之后用钳子剪断基座。4、用止血钳自头皮切口到颈背部分离皮下结缔组织，打通皮下隧道形成空隙。5、将缓释泵植入空隙中，使用伤口夹或缝线缝合头皮，可在皮肤周围涂抹罗红霉素软膏，防止动物发炎感染。二、颈静脉血管给药导管连接、灌充和孵育：如前所述。图注：静脉插管带有结节防止滑脱颈静脉分离：1、麻醉动物，使动物处于仰卧姿态；2、将小鼠右侧颈部调整至显微解剖镜视野内；3、在小鼠锁骨颈前正中线右侧用眼科剪剪开长约1cm的纵切口；4、眼科镊钝性分离脂肪组织，游离颈外静脉，长度约为1cm，然后在分离的静脉下方横穿双股丝线。插管：1、结扎远心端A，近心端B留一活结用于固定导管。2、用剪子在两点之间45度斜着剪开一个口，长度约为颈静脉直径1/2。3、在显微镜下将导管从斜口处插入颈外静脉内适当长度，一般约1cm，直至结节。4、确定导管进入静脉后，将远心端A结扎线在结节后方再次结扎固定，近心端B所留活结拉紧固定以防导管滑出。泵体埋置：1、插管完毕后，使用眼科镊自颈前切口与背部之间打通皮下隧道形成空隙。2、将缓释泵植入空隙中，使用伤口夹或缝线缝合头皮，涂抹罗红霉素软膏，防止动物发炎感染。植入式缓释泵能应用这么多场景有没有超级心动惊喜来袭，RWD 植入式缓释泵免费试用识别上方二维码，即可申请免费试用

2022-11-29 10:21:21动力电池应用 | 超快充(XFC)要求及开发策略: 近来，尽管动力电池快充技术在快速发展，但充电时间，效率和寿命焦虑依然是全球范围内使用电动车的主要焦虑。锂离子电池以高能量密度和长寿命成为电动车的主要能源。当前，有几种方式来控制快充条件下的电池健康状态。本文提出了充电协议的清晰分类，将快充协议分为功率管理协议，依赖于对电流，电压和电池温度控制的热管理协议，以及依赖于锂离子电池材料物理修饰和化学结构的材料层面的充电协议。并分析了每种快充协议的要求，优势和劣势。Fig 1 电动汽车(EV)研究路线图锂离子电池不同层级对快充的影响材料-电极-电池层级对快充的影响锂离子电池快充协议快充协议的目的是降低充电时间，优化效率和循环寿命，降低充电损失。消除大倍率充电和深度放电所导致的活性物质损失，电极表面的SEI膜重整，内部温度变化和减小容量损失。Fig 2 锂离子电池主要快充充电协议类型Fig 3主要快充协议的优势及劣势恒电流恒电位充电协议CC-CV 作为传统的充电协议，其示意图如Fig 4 所示，即恒电流充到指定电位后，在截止电压下持续恒压充电至电流降低为0.1C 或0.01 C。CC-CV的主要问题是充电时间较长，且CV恒压过程会导致电池内部发生化学反应。Fig 4 恒电流-恒电位充电(CC-CV)示意图多步恒电流(MCC) 充电协议种类Fig 5 多步恒电流(MCC) 充电协议种类(a) 充电电流多步变换(b) 混合技术(HT) (c) 条件随机变化技术 (CRT)(d) 多步恒电流超快充技术 (ML MCC-CV)MCC充电协议是通过多步的变换的恒电流进行充电，作为目前最具潜力的超快充技术，有利于缩短充电时间，同时降低电池的衰减和能量损失，并提高效率，降低产生的热，避免析锂和过充等，但是，MCC充电协议需要对电池内部的电路进行全面准确评估后才能有效进行开发。因此，MCC的开发需要直流和交流阻抗技术组合使用。热管理协议Fig 6 热管理协议恒温-恒压充电协议示意图热管理充电协议依赖于对环境温度和电池温度的控制，温度作为影响电池老化非常重要的因素, 一种新的快充协议基于恒温很恒压(CT-CV) 如Fig 所示。CTCV基于施加2C电流，然后电流指数衰减至1C ,当电压到达4.2V时，电流开始衰减至0.1C。为了维持温度恒定，采用PID进行温度控制。脉冲电流充电协议(PCC)Fig 7 脉冲充电电流示意图Fig 8 脉冲电流充电协议(a) 标准协议-固定占空比(b) 标准协议-变化占空比(c) 标准协议-衰减电流(d) 标准协议高-低电流变化(e) 不同的电压脉冲PCC 协议依赖于控制负载的循环，频率和充电脉冲的幅值等，PCC有利于缩短充电时间，低温条件下加热电池，抑制锂析出，增加功率转换，有利于消除浓差极化。缺点是控制器要求极其复杂，难度很高。结论经过以上分析，功率控制协议，由于充电时间短，发热量低，效率高，避免锂析出等优势，成为目前锂离子电池快充最具潜力的方法之一，由于其波形的复杂性，对于温度的监测，析锂的有效评价等以及锂离子电池内部等效电路的全面分析，对于所使用的开发设备提出巨大挑战。多步电流法及脉冲电流快充协议，测试设备需要具备以下能力。参考文献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

2022-11-29 10:31:15超快充(XFC)应用 | 三电极动态EIS解锁电荷转移限制: 以锂离子电池作为动力的电动车的充电时间，极大的限制了电动车的发展。因此，寄希望于极速快充（XFC）能够在10-15分钟内实现充电0-80% SOC。由于离子传输的限制和析锂的风险，这对目前采用石墨（Gr）基负极和过渡金属氧化物正极的锂离子电池（LIBs）提出了巨大的挑战。通常认为，充电过程涉及正负极材料或电解质中的离子传输，和固液界面的电荷传输。同时大量的文献认为，离子在充满电解质的电极孔隙或电极颗粒内部的扩散是快速充电过程中的限速步骤，特别是在较高负载（>3 mAh cm-2）的高比能量锂离子电池。但难以直接观测界面结构和离子传输机制，因此很难监测跨越电极-电解质界面的电荷转移。基于以上问题，清华大学张强教授团队，采用纽扣电池三电极体系，利用输力强1470E/1455辅助分压，进行了动态EIS及同步正负极阻抗监测，结果表明，快速的电荷转移速率对于实现不同尺寸材料的高比能量非常重要，这使得对之前传质过程是快充主要速率限制的假设产生了新的认识。Fig 1 . 纽扣电池中的三电极示意图A) 锂参比电极是通过在铜线尖端附加一小片锂箔制成的B) 纽扣三电极由工作电极，Li参比电极，两层隔膜，锂片做对电极构成三明治结构 Fig 2 动态EIS用于研究电极界面动力学A) 动态交流阻抗(DEIS)的电压和电流曲线B) 由DEIS获得的典型Nyquist曲线，石墨负极对参比和NCA正极对参比，等效电路分别进行拟合Fig3 NAC正极在充电过程中不同SoC下的NCA曲线。直流电流为0.3C，GEIS电流扰动为0.03C然而，除了以前专注于单电极的研究，围绕着界面电荷转移是否决定了锂离子全电池的快速充电能力，如果是限制步骤，那是如何限制的，仍然然存在很大争议。因此，三电极动态EIS提供了一种有效的思路。Fig 4 石墨负极在充电过程中不同SoC下，动态GEIS测试 DC电流0.25 C ，交流振幅为0.025 C.结论使用动态交流阻抗(DEIS)对三电极中正负极电荷转移动力学进行了量化，不同于传统稳态EIS, DEIS结合三电极可以独立提取电池中正极或者负极的反应动力学。此外，在不同的电解质条件下，EC/DMC LiPF6(20.6 Ohm)与 EC/DMC LiTFSI （9.3Ohm）相比，NCA在不同的SoC下Rct减半。通过改进的电解质，FEC/DMC LiPF6，加速了锂离子的去溶剂化，在快充条件下表现出更小的极化。参考文献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