MXene作为一种二维纳米材料,因其独特物理化学性质在能源存储与转换领域受到广泛关注。近年来关于Ti系MXene(Ti3C2Tx ; T2CTx),铌系MXene(Nb2CTx)以及钒系MXene(V2CTx; V4C3Tx)等在储能相关领域的研究在各大顶刊频频发表,这也充分展示了MXenes在材料基础研究领域日趋重要的地位。
为了揭示MXene在能源存储与转化方面应用的良好应用前景,通过各种电化学性能测试对其电化学性质进行研究则必不可少。本期小编将对MXenes储能领域涉及的电池测试系统和电化学工作站的功能进行简要介绍。
【电池性能系统】
谈到储能器件,便离不开电池与电容器,目前主流研究方向仍然集中在扣式电池,其次,基于目前各种复杂环境下供能需求,(准)固态柔性电池也成为研究热点。但电池电极材料性能测试的重要评价指标之一便是其容量(质量比容量;体积比容量;面积比容量)测试。目前主流测试设备为模块化电池测试系统,国内研究多采用武汉蓝电电池测试系统,该系统可对储能器件进行恒流充放电、恒压充电、恒流恒压充电等多种测试。通过不同测试程序设定可分析电池电化学性能如容量,充放电循环性能;同时可进行电化学行为分析,如电池充放电曲线测试。此外,该系统对于超级电容器在长循环恒流充放电等测试也同样适用。
【电化学行为测试系统】
对于电化学储能器件来说,对其电化学原理进行分析进而研究其电化学过程中的动力学问题是解释其电化学性能来源的重要步骤。因此,为精确测试电化学过程中材料的电化学行为,常常需要对电极材料进行循环伏安曲线测试。通过对循环伏安曲线进行测试,可以分析得到电极材料的电池/电容行为,氧化还原峰位,阻抗谱分析等一系列相应电化学特征值,从而进一步与电池性能测试,形貌表征等结果进行综合分析,得出研究结论。
因此,精确测量电化学过程并将其转化为可视化曲线图就显得很必要,测试过程中需要对微弱的电流,电压,阻抗等变化进行实时监测,定量分析和记录,这就要求使用较为精密的仪器。
目前常用的电化学测试系统商品化产品有很多,研究人员一般统称其为电化学工作站,不同型号产品会具有某些特定的测试功能,但基本硬件参数指标和软件参数大体相同。目前在高校科研仪器方面,常用的电化学工作站是上海辰华仪器代理的CHI系列,该系列电化学工作站可进行多种电化学测试如循环伏安曲线测试,阻抗谱测试,还可进行恒电位电沉积等实验操作。
本期小编简要整理介绍了电化学储能领域比较基础的两类测试仪器,电池测试系统和电化学工作站,这两类测试仪器涵盖大部分常规电化学测试手段,对于电化学研究领域的初学者来讲是必须学习并熟练使用的仪器。同时,小编还是建议大家在学会仪器使用的同时,对于不同测试所采用的电化学理论基础进行深入学习,这对结果分析与深入研究科学问题都至关重要。
本文封面图来源于图虫创意
0


