三维组分分布测绘：三大技术解构水系电池界面传输机制

三维组分分布测绘：三大技术解构水系电池界面传输机制

水系电池的性能优化高度依赖于对电极-电解液界面特性的深入认知。电极表面的化学组成分布、离子传输动态特性以及浓度梯度的时空演变是影响电池效率与稳定性的核心因素。测试GO前沿实验室依托TOF-SIMS深度成分分析、扫描电化学显微镜原位测绘及动态浓度分布表征三大技术，为科研人员提供水系电池界面行为的精准量化解决方案。

水系电池研究

化学组成三维透视：TOF-SIMS深度测绘

测试狗实验室采用飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）技术，实现电极材料表面及体相组分的纳米级精确定位：

表面分布成像：精准捕捉电极表面SEI膜中关键成分（如SO₃²⁻、ZnO、有机碎片CH基团）的空间分布特征，直观揭示界面反应均一性。

三维体相重构：通过逐层剥离与深度分析，重建负极/正极材料内部元素（如Zn、Mn、O）的三维分布模型，破解体相反应机制。

痕量组分解析：对电解液添加剂残留、微量副产物等关键痕量组分进行亚微米级定位，助力界面优化设计。

三维组分分布

离子流动态追踪：SECM原位扫描技术

我们利用高精度扫描电化学显微镜（SECM），原位解析电极表面电化学活性与离子传输行为：

离子流动态成像：实时记录水系电解液中Zn²⁺、H⁺等离子在电极表面迁移的二维分布（示例图电流信号：1.27 nA热点区），精准定位“离子高速通道”与“传输死区”。

微区反应活性测绘：通过微电极探针扫描，绘制电极表面不同位点的电化学反应活性（氧化/还原电流）分布图（图示电流范围：0-100 nA），揭示微观失效根源。

时间尺度响应：结合毫秒级快速成像（示例时间标尺：10s至1s动态变化），捕捉充放电过程中离子流的瞬态演变规律。

表面离子流

浓度场时空演变：原位动态分布表征

针对界面离子浓度梯度的动态特性，测试狗实验室搭建原位光学/谱学联用平台：

浓度动态可视化：通过特殊探针或标记技术，实时记录电解液中Zn²⁺等金属离子（如1M Zn(OTf)₂体系）在电极界面处的浓度空间分布随时间的变化（图示彩色浓度梯度条）。

传输动力学解析：量化离子扩散系数与迁移率，评估电解液组分（基础液、添加剂、修饰剂）对界面传质过程的影响，优化电解液配方。

跨尺度关联分析：将浓度分布数据与电化学性能参数（倍率、阻抗）联动，建立“微观动力学-宏观性能”的定量构效关系。

在当前全球追求高安全、低成本电池体系的大背景下，测试狗科研服务以精准的组分分布测试体系助力学界与企业突破研发瓶颈，提供创新的前沿表征方案与技术支持，帮助您发掘新质内容，实现科研突破，提升论文档次，迈向学术高峰！