Batteries & Supercaps: 两电极半电池中电极材料的电化学测试——简便和缺陷的平衡

小学生

2021-05-11

在电极材料的开发和测试中，由两电极组成的扣式电池是最为常用的电化学测试装置。尤其是在新型电极材料测试时，研究人员常常使用锂、钠、钾等金属电极作为对电极来测试目标材料的电化学性能。但是这种以金属单质为对电极的两电极电池体系在电化学性能测试时包含着许多缺陷和不足，甚至会影响到对电极材料评估的科学性和准确性。近日，德国弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所的Christian Heubner博士等人撰文指出使用两电极半电池体系测试电化学性能时存在的不足，并提出了建议的弥补和检测方法。

本文要点

1)   作者分析总结了两电极半电池体系在稳定性测试、电化学交流阻抗测试、碱金属离子电沉积测试以及正负极串扰效应（crosstalk effects）等四方面存在的挑战；

2)   相比于三电极体系，两电极体系中的不足主要来源于金属负极；

3)   为了正确评估电极材料的电化学性能，作者做出以下几点建议:1.研究新型电池材料及测试交流阻抗时，最好使用三电极体系（用参比电极排除负极带来的影响）。如果使用两电极体系，最好通过其他方式验证结论；2.应在相同测试条件下额外测试对称电池性能以确定金属负极侧过电位的演变情况以及枝晶形成情况；3.循环稳定性的评估应使用一种普遍应用且稳定的嵌入型电极为对电极（如磷酸铁锂和钛酸锂等）；4.应使用薄电极来减小串扰效应，但在测试循环稳定性时应使用接近实用的电极结构；5.使用恰当的分析技术作为电化学研究的补充。

参考文献：

C. Heubner et al. Electrochemical Characterization of Battery Materials in 2‐Electrode Half‐Cell Configuration: A Balancing Act Between Simplicity and Pitfalls, Batteries & Supercaps, 2021

DOI: 10.1002/batt.202100075

https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/batt.202100075