北理工課題組在鋰電池參比電極研究領域發表綜述文章
發布日期：2021-12-09 供稿：前沿交叉科學研究院
編輯：石殊倫 審核：唐水源 閱讀次數：近日，北京理工大學前沿交叉院黃佳琦教授課題組聯合清華大學歐陽明高院士及張強教授課題組，在Wiley出版社旗下材料學旗艦期刊《Advanced Functional Materials》上發表綜述文章——“A Toolbox of Reference Electrodes for Lithium Batteries”，系統總結了參比電極在鋰電池中的相關進展，并且提出了全面的設計和應用指導。該工作第一單位為北京理工大學，共同第一作者為材料學院/前沿交叉院博士研究生肖也和許睿。
電化學儲能系統在我們的日常生活中發揮著越來越重要的作用。發展高安全、高性能電池需要對電池狀態進行準確檢測和評估。傳統鋰電池是典型的兩電極體系，僅能提供耦合信息，使得電池成為黑箱。而將參比電極整合到電池中形成的三電極體系可以分離和量化來自正負極的信號，從而可以單獨研究每個電極的特性及其對電池整體性能的影響。然而在科學研究和工業生產中，耐用參比電極的實際構建仍具有挑戰性。開發高度可靠的參比電極為準確監測工作電極狀態、發展高能量和安全鋰電池提供重要保障。
鋰電池用參比電極的歷史進展
在鋰電池的發展過程中，非水系參比電極相繼出現，并在材料化學、形制、應用體系等方面獲得突破（圖1）。基于前人的工作，該綜述從基本原理到應用實例，概述了鋰電池用參比電極的設計和使用規范，并總結了當前的挑戰和未來的發展方向（圖2）。
參比電極本身的不合理設計或在電池中的不合理使用，都會導致錯誤的檢測結果和實驗結論。該工作從四個方面（活性材料、制備、幾何形狀和放置位置）展示其對參比電極可靠性以及電池性能的重要影響，并提出基本設計和使用原則以澄清相關內容。
結合最新的研究進展，該工作具體分析了三電極體系在電化學阻抗譜和電位檢測分析方面的應用實例，表明參比電極在實際鋰電池工作/失效機制分析和析鋰監測等方面的應用潛力以及重大意義。
這項工作揭示了參比電極在揭秘復雜電池現象中的關鍵作用，并為其可靠利用提供了深入的設計和使用指導。此外，該綜述強調了參比電極對于學術研究和工業應用的重要價值，加深了同行對電池中耦合信息的理解，提出的相關應用方向和發展挑戰將不斷推動領域內的深入理解和突破。
論文信息：
A Toolbox of Reference Electrodes for Lithium Batteries, Advanced Functional Materials , 2021, 2108449.
Ye Xiao, Rui Xu, Chong Yan, Jia-Qi Huang*, Qiang Zhang*, Minggao Ouyang*.
原文鏈接為：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202108449
附作者簡介：
黃佳琦，北京理工大學前沿交叉科學研究院教授，博士生導師，九三學社社員。主要開展高比能電池界面能源化學研究。在Angew. Chem. Int. Ed.，J. Am. Chem. Soc.，Adv. Mater.，Adv. Funct. Mater.，Sci. Bull.等期刊發表SCI論文150余篇，其中60余篇為ESI高被引論文，h因子84。擔任中國化學會能源化學專委會委員，中國顆粒學會青年理事會理事，J. Energy Chem.、InfoMat編委，Chin. Chem. Lett.、Green Energy Environ.、Energy Mater. Adv.青年編委。曾獲評2016年中國化工學會侯德榜化工科技青年獎，2018年中國顆粒學會青年顆粒學獎，2018年國家萬人計劃青年拔尖人才，2020年北京市杰出青年科學基金等；2018-2021年連續入選科睿唯安全球高被引科學家。
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