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了解電池（如鋰離子、鈉離子、Li-O₂電池等）運行過程中的電極本身和界面行為對于性能的持續改進具有重要意義。

電化學石英晶體微天平 (EQCM) 是實現這一目標的有力工具，因為它可以原位研究各種現象，包括電極內的離子插入/脫嵌、電解液中的固體成核、界面形成/演化和固液配位。因此，EQCM 是研究電池電化學現象和機理的有力工具。

在此，北京大學新材料學院潘鋒教授、尹祖偉等人總結了通過 EQCM 技術實現的電池研究的最新進展。作者首先回顧了常用表征技術的現狀和EQCM 的基礎知識，包括獨特的能力、背景（如操作的理論和原理、歷史概述等）、對電池研究的益處，以及與其他原位技術（例如，XRD、AFM、微分電化學質譜 (DEMS)等）的組合。

此外，還進一步回顧了最近應用EQCM（重量及其他）來研究電極和電解質中的現象以及界面反應機制的工作。

圖1. 用于研究可充電電池的典型EQCM實驗裝置

具體而言，電極和電解質中的現象包括電極中的離子（脫）插入行為（例如，電荷存儲機制，電極結構演變和電化學離子交換合成等）和源自電解液的成核（例如，離子電沉積堿金屬負極上的成核、金屬-O₂電池正極上的成核等）。

界面反應包括固體電解質界面（SEI）的形成/演化（例如，在惰性電極和活性電池電極上）和固液配位。最后，作者給出了關于EQCM未來在電池研究中的應用的展望，盡管 EQCM 具有非凡的優勢，但 EQCM 存在不能提供直接的結構和化學成分信息的局限性。

此外，迄今為止大多數研究人員僅將 EQCM 用作固/液系統中的重量測量工具。這篇綜述將為研究人員在進一步的現象和機制分析以及開發下一代電池方面激發新的思路。

圖2. EQCM 技術發展歷史概覽

From bulk to interface: electrochemical phenomena and mechanism studies in batteries via electrochemical quartz crystal microbalance, Chemical Society Reviews 2021. DOI: 10.1039/D1CS00629K

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潘鋒/尹祖偉Chem. Soc. Rev.: 電化學石英晶體微天平在電池研究中的應用

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