清華大學(xué)化工系劉凱團隊創(chuàng)新性地開發(fā)了自折疊鋰鹽，萬龍精益導(dǎo)控Feli系列電池超聲波檢測系統(tǒng)助力劉凱團隊對不同電解液體系下鋰金屬軟包電池在高壓、大倍率、低 N/P 與低 E/C 等苛刻條件下的產(chǎn)氣行為和內(nèi)部缺陷進行原位評估。通過萬龍精益導(dǎo)控超聲成像技術(shù)分析結(jié)果進一步證實分子工程設(shè)計的 LiFOA 電解液能夠顯著減小產(chǎn)氣并提升電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)均一性；該方法無需拆解電芯，即可對電池健康狀態(tài)進行快速、非破壞性的篩查。

　　清華大學(xué)化工系劉凱團隊在Journal of the American Chemical Society（JACS）發(fā)表研究論文，他們通過“自折疊”設(shè)計一類半氟化不對稱功能鋰鹽（LiFOA），在保證高離子遷移數(shù)與界面低阻的同時，抑制析氣并構(gòu)建兼具“非犧牲自清潔”能力的 SEI/CEI，使鋰金屬軟包電池在苛刻快充快放條件下實現(xiàn)高能量密度與高功率密度兼?zhèn)?/strong>。實測軟包電池在 0.1C下能量密度可達523Wh?kg^-1，在5C下峰值功率密度達1782W?kg^-1，并保持優(yōu)異循環(huán)與安全性表現(xiàn)。本文第一作者為歐宇、夏迎春，通訊作者為劉凱。

　　研究中，引入萬龍精益導(dǎo)控Feli系列超聲無損檢測手段，對不同電解液體系下鋰金屬軟包電池在高壓、大倍率、低 N/P 與低 E/C 等苛刻條件下的產(chǎn)氣行為和內(nèi)部缺陷進行原位評估。測試時由發(fā)射與接收探頭穿透電芯傳播超聲波，記錄透射信號的峰–峰值（PPV）和衰減程度，并通過 C-scan 成像將其轉(zhuǎn)化為電芯內(nèi)部氣體積聚/缺陷區(qū)域的空間分布，從而實現(xiàn)對鼓包和內(nèi)部非均一性的定量表征。結(jié)合體積膨脹數(shù)據(jù)，進一步計算不同電解液對應(yīng)的缺陷面積比例，證實分子工程設(shè)計的 LiFOA 電解液能夠顯著減小產(chǎn)氣并提升電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)均一性；該方法無需拆解電芯，即可對電池健康狀態(tài)進行快速、非破壞性的篩查。

（圖源 清華大學(xué)-萬龍精益導(dǎo)控）

　　北京萬龍精益導(dǎo)控技術(shù)有限公司電池超聲波檢測系統(tǒng)是一種非侵入式、高精度的檢測技術(shù)，在電池材料（尤其是電解液、鋰鹽等）的研究和生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用。

　　以下是超聲波檢測系統(tǒng)在鋰鹽及相關(guān)電池材料中的具體應(yīng)用方向和技術(shù)優(yōu)勢：

　　1. 鋰鹽材料制備與質(zhì)量控制

　　1）均勻性檢測 ：

　　超聲波在材料中的傳播速度與介質(zhì)密度、彈性模量相關(guān)。通過測量超聲波在鋰鹽（如LiPF?、LiFSI等）溶液或固態(tài)電解質(zhì)中的傳播特性，可評估其濃度、分散均勻性或結(jié)晶狀態(tài)，避免局部析出或團聚。

　　2）雜質(zhì)監(jiān)測 ：雜質(zhì)或水分會影響鋰鹽的穩(wěn)定性。超聲波衰減系數(shù)可反映材料內(nèi)部的異質(zhì)性，幫助識別微小雜質(zhì)或水分含量異常。

　　2. 電極漿料制備過程監(jiān)控

　　1）漿料分散性評估 ：

　　鋰鹽作為電解液的關(guān)鍵組分，其與溶劑、粘結(jié)劑的混合均勻性直接影響電池性能。超聲波檢測可實時監(jiān)測漿料的黏度、顆粒分布（如LiCoO?、石墨等），優(yōu)化攪拌工藝。

　　2）氣泡檢測 ：

　　超聲波對氣泡高度敏感，可識別漿料中的微小氣泡（氣泡會導(dǎo)致涂層缺陷），確保電極涂布質(zhì)量。

　　3. 固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI）研究

　　1）SEI層厚度與形貌表征 ：

　　通過高頻超聲波反射信號，可非破壞性測量鋰金屬負極表面SEI層的厚度和致密性，評估不同鋰鹽（如LiTFSI vs. LiPF?）對SEI形成的影響。

　　2）動態(tài)演化監(jiān)測 ：

　　在電池循環(huán)過程中，超聲波可實時追蹤SEI層的生長、破裂或再生，為鋰鹽添加劑（如VC、FEC）的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

　　4. 電池健康狀態(tài)（SOH）診斷

　　1）鋰枝晶檢測 ：

　　超聲波可穿透電池外殼，檢測鋰金屬負極表面的枝晶生長（枝晶會導(dǎo)致短路）。通過信號衰減或反射模式變化，預(yù)警潛在安全隱患。

　　2）電解液降解分析 ：

　　鋰鹽分解或電解液老化會改變聲學(xué)阻抗。通過對比新/舊電池的超聲波響應(yīng)，推斷電解液降解程度。

　　萬龍精益導(dǎo)控Feli系列電池超聲波檢測系統(tǒng)設(shè)備介紹

　　Feli 系列電池超聲波檢測系統(tǒng)是一種無損原位表征手段，廣泛應(yīng)用于電池生產(chǎn)廠、高校、研究院所，以及電池回收利用等領(lǐng)域，可用于電池研發(fā)實驗室，生產(chǎn)工藝室、質(zhì)量部、生產(chǎn)過程的抽檢、出廠檢測、電池安全壽命預(yù)測等部門。

　　利用聲波對電芯內(nèi)物理化學(xué)變化的敏感性進行原位無損的成像，進而得到電池內(nèi)部狀態(tài)變化信息。實現(xiàn)了對電池內(nèi)電解液浸潤狀態(tài)、副反應(yīng)產(chǎn)氣、析鋰、固化狀態(tài)、極片缺陷、隔膜褶皺等特征地?zé)o損表征成像。

　　可實現(xiàn)多種顯示功能：A掃描波形、B掃描斷面圖、C掃描圖像、D掃描顯示、層析等。可通過缺陷識別功能統(tǒng)計析鋰面積、氣泡面積、浸潤效果等數(shù)據(jù)。

　　相較于傳統(tǒng)電池檢測手段，電池超聲檢測技術(shù)具有效率高、成本小、無污染且定位精準的特點，為電芯研究、生產(chǎn)、服役、梯次回收提供了有效的原位免拆解表征手段。

　　該技術(shù)可用于：軟包電池、硬殼電池、固態(tài)電池等

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