測試GO前沿實驗室：為水系電池研究提供多維度表征解決方案

隨著全球能源轉型加速，水系電池因其高安全性、低成本和環境友好特性，成為下一代儲能技術的重要發展方向。測試狗前沿實驗室針對水系電池研發中的關鍵科學問題，整合先進表征技術與理論模擬手段，為科研工作者提供從材料本征性質到界面動態行為的全鏈條分析服務，助力電池性能優化與機理探索。

一、核心表征技術：揭示電池材料的微觀世界

形貌與晶體結構分析

三維形貌圖：利用掃描電子顯微鏡（SEM）與原子力顯微鏡（AFM）技術，可視化鋅負極沉積形貌（如枝晶抑制效果）、SEI膜分布狀態，結合能譜分析揭示元素組分空間分布。

晶體取向分布：通過二維X射線衍射（2D-XRD）和同步輻射技術，定量分析鋅箔或鋅顆粒的晶體學取向（如[0001]擇優取向），指導電極結構設計以提升循環穩定性。

缺陷與均勻性評估：借助透射電鏡（TEM）和高分辨成像，觀察材料晶格缺陷、界面反應位點及副產物分布。

界面動態與反應機制解析

原位譜學監測：

紅外光譜（IR）：實時追蹤充放電過程中界面官能團（如-OH、-SO?）的演變，量化副反應程度。

電化學石英晶體微天平（EQCM）：監測硫基電極的質量變化，區分活性物質轉化與非活性產物生成。

氣體逸出分析：通過氣相色譜（GC）或質譜（MS）檢測產氣行為（如H?、O?、H?S），評估電解液穩定性與反應路徑安全性。

電化學性能表征

原位電化學阻抗譜（EIS）：解析電荷轉移電阻（Rct）、界面膜電阻（Rf）等參數，關聯隔膜改性或電解液配方優化對動力學的影響。

循環伏安（CV）與恒流充放電：配合原位XRD或拉曼光譜，揭示電極反應可逆性與相變機制。

二、理論計算與模擬：從分子層面指導設計

電解液穩定性預測：通過量子化學計算（DFT）評估陰/陽離子的HOMO-LUMO能級，篩選低LUMO值的陰離子（如硝酸根）以構建穩定SEI膜。

離子傳輸模擬：采用分子動力學（MD）模擬鈉/鉀離子在電解質中的擴散路徑，揭示貧水配位結構抑制水遷移的機制。

反應自由能計算：預測多硫化物穿梭效應或鋅枝晶生長的熱力學傾向，指導添加劑設計與界面工程。

三、應用場景與案例參考

鋅負極優化

通過晶體取向調控（如單晶[0001]鋅箔）減少枝晶生成，結合TOF-SIMS分析SEI成分，提升循環壽命（Advanced Materials, 2025）。

硫基水系電池

原位XRD追蹤硫轉化反應的可逆性，EIS結合EQCM驗證隔膜對多硫化物穿梭的抑制效果（Joule, 2024）。

電解液設計

利用MD模擬與極化曲線測試，優化陰離子極性指數（API），降低界面副反應（Advanced Materials, 2025）。

四、客戶價值與科研賦能

數據可靠性：嚴格遵循ISO/IEC標準，提供可重復的表征結果（如TOF-SIMS成分分布圖、原位EIS阻抗譜）。

效率提升：定制化測試方案縮短研發周期，例如通過產氣監測快速篩選電解液配方（客戶案例：北京科技大學、中南大學）。

成果轉化支持：助力頂刊論文發表（Nature Communications、JACS等），提供方法學創新與機理闡釋深度。

五、服務特色

全流程支持：從實驗設計到數據分析全程對接，配備材料學與電化學背景工程師。

技術前瞻性：同步輻射、原位拉曼等高端表征平臺保持國際接軌。

成本可控：提供梯度化測試方案，適配不同預算的科研需求。