近日，中國科學院大連化學物理研究所能源研究技術(shù)平臺穆斯堡爾譜研究組研究員王軍虎團隊在前期原位電化學穆斯堡爾譜測試裝置基礎(chǔ)上，與大連化物所儲能技術(shù)研究部研究員李先鋒、副研究員鄭瓊團隊，法國蒙彼利埃大學博士Moulay Tahar Sougrati合作，開發(fā)了原位離子電池57Fe和119Sn穆斯堡爾譜測量裝置。該裝置可原位動態(tài)觀測離子電池充放電過程中鐵基和錫基電極材料的狀態(tài)演變過程，揭示電極材料的充放電作用機制。
大連化物所開發(fā)了原位離子電池57Fe和119Sn穆斯堡爾譜測量裝置
穆斯堡爾譜技術(shù)是通過觀測原子核對伽馬射線的共鳴吸收現(xiàn)象而研究核外電子舉動的科學，該技術(shù)能量分辨率高，可觀察穆斯堡爾核素的超精細相互作用，表征功能材料中的穆斯堡爾核素，例如鐵和錫的物相、價態(tài)、配位結(jié)構(gòu)和磁性等。運用原位離子電池穆斯堡爾譜技術(shù)，可以有效探究電極材料在真實工作狀態(tài)下電子、結(jié)構(gòu)、磁性的變化信息。該技術(shù)通過實時在線檢測電極材料的結(jié)構(gòu)和元素的價態(tài)變化等，為離子電池的充放電機理研究提供直觀指導。該裝置操作簡單，探測靈敏，是新型高效鋰/鈉/鉀等離子電池開發(fā)中研究電極材料的構(gòu)效關(guān)系及其充放電衰變機制的有效工具。
原位離子電池穆斯堡爾譜測量裝置操作方法為，首先在手套箱中將研究材料極片、隔膜、電解液、對電極（鈉/鋰/鉀片等）依次放入原位電池底座完成裝配，接著藍電系統(tǒng)與穆斯堡爾譜儀器通過原位電池配合，在固定時間自動記錄穆斯堡爾譜圖，實現(xiàn)離子電池充放電性能與時間分辨穆斯堡爾譜的同時穩(wěn)定測量。原位電池采用厚度和直徑優(yōu)化的高純鈹窗，確保穆斯堡爾譜信號的高穿透率，允許在電極上有足夠的壓力，以及足夠的區(qū)域來進行快速的數(shù)據(jù)收集。原位電池的內(nèi)部幾何形狀適用于垂直和水平方向，可滿足豎式和橫式各種透射模式的穆斯堡爾譜觀測。
該項工作得到中國科學院儀器設(shè)備功能開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新項目、國際合作伙伴計劃重點項目、國際人才計劃等項目的資助。
