美国桑迪亚国家实验室Sci. Adv.：首次！金属外壳纽扣电池的核磁共振光谱

通常认为带有金属外壳的电池与核磁共振 (NMR) 光谱不兼容，因为负责激发和检测NMR活性核的振荡射频磁场（“rf 场”）不会穿透金属。

在此，美国桑迪亚国家实验室Brennan J. Walder等人研究表明rf场仍然可以有效地穿透带有金属外壳的纽扣电池的非金属层。

作者使用外部NMR线圈在纽扣电池中实现了灵敏的、化学解析的、非侵入性的operando核磁共振测试，只需将纽扣电池的圆柱对称轴定向为垂直于入射B1射频场的方向。在使用外部发夹NMR线圈描述功能设置后，作者继续在未经修改的商用产品 (COTS) 纽扣电池上展示化学分解的in-situ和operando核磁共振光谱。

图1. 带有金属外壳的纽扣电池核磁共振波谱测试准备

这不仅是对未改性COTS电池的首次原位NMR测量，而且是对具有Li-Al负极的电池进行的首次原位NMR测量。Operando ⁷Li NMR报告了β-铝化锂 (β-LiAl) 金属间相和正极的基于MnO₂的锂嵌入化合物内的实时变化。

作者测量了β-LiAl ⁷Li NMR奈特位移和横向自旋弛豫参数T2’的实时变化，这些特性与材料中晶格空位的浓度有关。该研究表明核磁共振波谱可以轻松轻松地获取来自真实纽扣电池的丰富、实时的化学和动力学信息。

图2. COTS纽扣电池前三个电化学循环⁷Li NMR 结果

NMR spectroscopy of coin cell batteries with metal casings, Science Advances 2021. DOI: 10.1126/sciadv.abg8298

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美国桑迪亚国家实验室Sci. Adv.：首次！金属外壳纽扣电池的核磁共振光谱

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