核磁共振能以非侵入性的方式檢查人體內腦部、肝臟、脊椎等部位的病變狀況，除此之外，科學家發現這項技術還可以檢查電池，應用在最佳化鋰電池陽極、電解質中，設計出下一代鋰離子電池。
有別於傳統鋰離子電池採用的石墨陽極，鋰金屬陽極可以提高電池的儲電容量，大幅提高續航裏程，但是鋰金屬是元素週期表中反應性最強的元素之一，很容易形成鈍化層，影響鋰離子在電池充放電過程中的移動方式，降低電池性能。
且鈍化層（固態電解質介面，SEI）化學成分難以研究、更不用說進一步捕捉鈍化層中鋰離子移動狀況。
電子顯微鏡等其他表徵方法只能看到鋰金屬表面鈍化層圖像，無法精準確定無序物質的化學成分、無法「看到」離子傳輸。對此美國哥倫比亞大學工程學院團隊提出新的方法，利用核磁共振光譜，釐清鋰鈍化層結構跟鈍化層在電池中的實際功能。
團隊檢查過去 6 年在實驗室收集的資料，他們發現核磁共振可以感知鋰金屬電池鈍化層中化合物結構的變化，過去認為難以捉摸的結構-性能關係，終於窺見一絲關鍵。研究人員認為，需要結合多種技術，如核磁共振、其他光譜、顯微鏡、電腦模擬和電化學方法，來開發和推進鋰金屬電池的發展。
負責人 Lauren Marbella 表示，如果我們掌握這些資料，就可以將特定的鈍化層結構和特性聯繫起來，設計出更高性能電池。
未來 Marbella 團隊將繼續將核磁共振與電化學技術結合，期望更了解鋰金屬電池不同電解質的鈍化層成分和特性。
（首圖來源：shutterstock）
標題：核磁共振新應用，設計出更安全高效鋰離子電池Designing Safer, Higher-Performance Lithium Batteries With Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
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