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通常認為帶有金屬外殼的電池與核磁共振 (NMR) 光譜不兼容，因為負責激發和檢測NMR活性核的振蕩射頻磁場（“rf 場”）不會穿透金屬。

在此，美國桑迪亞國家實驗室Brennan J. Walder等人研究表明rf場仍然可以有效地穿透帶有金屬外殼的紐扣電池的非金屬層。

作者使用外部NMR線圈在紐扣電池中實現了靈敏的、化學解析的、非侵入性的operando核磁共振測試，只需將紐扣電池的圓柱對稱軸定向為垂直于入射B1射頻場的方向。在使用外部發夾NMR線圈描述功能設置后，作者繼續在未經修改的商用產品 (COTS) 紐扣電池上展示化學分解的in-situ和operando核磁共振光譜。

圖1. 帶有金屬外殼的紐扣電池核磁共振波譜測試準備

這不僅是對未改性COTS電池的首次原位NMR測量，而且是對具有Li-Al負極的電池進行的首次原位NMR測量。Operando ⁷Li NMR報告了β-鋁化鋰 (β-LiAl) 金屬間相和正極的基于MnO₂的鋰嵌入化合物內的實時變化。

作者測量了β-LiAl ⁷Li NMR奈特位移和橫向自旋弛豫參數T2’的實時變化，這些特性與材料中晶格空位的濃度有關。該研究表明核磁共振波譜可以輕松輕松地獲取來自真實紐扣電池的豐富、實時的化學和動力學信息。

圖2. COTS紐扣電池前三個電化學循環⁷Li NMR 結果

NMR spectroscopy of coin cell batteries with metal casings, Science Advances 2021. DOI: 10.1126/sciadv.abg8298

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美國桑迪亞國家實驗室Sci. Adv.：首次！金屬外殼紐扣電池的核磁共振光譜

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