XPS 与电气滥用测试揭示半固态电池失效差异
研究用 X 射线光电子能谱表征四类半固态电芯的新鲜正极,并按 IEC 62660-2:2018 与 IEC 62660-3:2022 分别开展外部短路(ESC)和过充测试。
推荐理由:研究用 XPS 与 IEC 标准短路、过充测试对比四类半固态电芯,给出 dV/dt 作为电压失效前兆的判据。
研究用 X 射线光电子能谱表征四类半固态电芯的新鲜正极,并按 IEC 62660-2:2018 与 IEC 62660-3:2022 分别开展外部短路(ESC)和过充测试。
推荐理由:研究用 XPS 与 IEC 标准短路、过充测试对比四类半固态电芯,给出 dV/dt 作为电压失效前兆的判据。
研究搭建了一套全实验室化的多模态原位平台,将 EIS/DRT、Raman 光谱、UV–vis 反射光谱、温度监测与恒流循环同步集成于同一个密封 Li–S 电芯中,并在最长 20 个循环的观测窗口内对比了电解液依赖的多硫化物形态、传输限制与电阻演化。
Journal of Energy Storage 第 183 卷 Part B 刊出 Xinyi Xie 等人的研究,主题是利用温度敏感的 EIS 特征实现锂离子电池热失控早期检测。当前 feed 仅提供标题与作者信息,摘要与具体方法、结果尚未给出。
推荐理由:材料只给出标题与作者信息,未提供摘要正文,无法提炼具体方法或结论层面的阅读价值。
Journal of Energy Chemistry 第124卷刊出综述,从多尺度视角梳理硫化物基全固态电池的非破坏性原位与 operando 表征方法。作者为 Zehai Wang、Bin-Bin Qin、Xiaojian Jiang、Tangtang Xie、Yu Gu、Jian-Feng Li,出版日期为 2027 年 1 月。
Journal of Energy Chemistry 第 124 卷刊出 De-Chen Du、Ye Xiao、Xiao-Qing Ding、Shuo Zhang。
RWTH Aachen 在 Zenodo 发布 cigar_eis_soh_fusion.zip(23.4 kB),用 CIGAR 集体模型融合基于 EIS 估计锂离子电池 SOH。该实现以精简流程复现预处理、模型训练与融合步骤,用于演示实验流程并支持方法可复现,不追求数值上复现原学位论文结果。
RWTH Aachen 在 Zenodo 发布 cigar_eis_soh_fusion.zip(23.4 kB,v1),用精简流程演示基于 EIS 的锂离子电池 SOH 估计中 CIGAR 集体模型融合的预处理、模型训练与融合步骤。作者说明该实现是方法学示例,不用于数值复现其博士论文结果,目的是支持方法可复现性。
一项数值研究用336颗退役NMC电芯的合成电芯群比较四种分选策略,结果容量单指标分选仅11.0%的模组同时满足两项安全阈值,欧氏均衡聚类为7.7%,随机成组为0.0%,Mahalanobis GMM+ISODATA流程仅0.1%。
研究提出一种 operando 电流变方法,在 LiTFSI 掺杂的聚苯乙烯-b-聚环氧乙烷嵌段共聚物电解质中,于 dc 极化下同步进行流变与电化学测量,时间分辨追踪恒电流刺激下的黏弹与电化学响应。
Chaofei Lan 等人在 Electrochimica Acta 第 582 卷发表研究,解析温度、瞬态电流与历史状态对锂离子电池动态电化学阻抗谱(EIS)的影响。文章聚焦动态EIS测量中这三类因素的作用机制,为阻抗数据的解释与建模提供依据。
推荐理由:文章系统拆解温度、瞬态电流与历史状态对动态EIS的影响,为把EIS用于在线诊断的研究者提供建模与解释依据。
比利时布鲁塞尔自由大学MOBI团队对NMC631方形电芯在3种温度和不同循环条件下开展增量容量分析(ICA)与EIS测试。45°C高温循环的电芯在700个等效全循环(FEC)后容量降至初始值的34%,高温下全频段阻抗显著上升且ICA峰位发生偏移。在5°C和25°C、20-80% SOC窗口内循环的电芯同期保持97%以上容量。相关PDF已发布于Zenodo。
比利时布鲁塞尔自由大学 MOBI-Electromobility Research Centre 发布综述,系统梳理基于 EIS 的数据驱动 SoH 与 RUL 估计方法。文章先归类从 EIS 谱中提取性能指标的特征工程方法,再对数据驱动估计技术分类并比较不同算法表现,总结常用机器学习与深度学习算法、关键性能指标及与电池健康强相关的直接和间接特征。该综述旨在为后续研究选择建模策略提供参考。
研究展示角分辨 X 射线光电子能谱可在不经离子溅射损伤的前提下,揭示锂金属负极上固体电解质界面膜的深度依赖组分。作者指出理解锂表面 SEI 对提升锂金属电池寿命至关重要,该方法为界面层表征提供了无损路径。
推荐理由:该工作用无损角分辨 XPS 解析锂金属负极 SEI 的深度组分,为界面膜结构表征提供了可迁移的方法思路。
Electrochimica Acta 刊出 Enrique H. Balaguera 的研究,提出利用电位脉冲的时域常相位导纳响应来确定双电层电容。该方法以时域测量替代常规频域途径,为双电层电容的测定提供了新思路。
研究用 EIS 检测大型方形锂离子电池在亚临界热失控条件下的热致损伤:先通过热滥用测试确定热失控触发温度,再选取 170 °C 作为亚临界热载荷温度,并在恒定参考温度下测量 EIS,以分离温度效应与损伤引起的阻抗变化。
推荐理由:研究在低于热失控触发温度的 170 °C 热载荷下用温控 EIS 捕捉阻抗变化,为区分温度效应与热损伤提供可复用实验设计。
毛里求斯大学研究指出,工程教育中学生自制的电芯测试台常用两线法测内阻,却未把探针-电极界面的接触电阻从电芯欧姆内阻中分离。敏感性分析显示,5 mΩ 接触电阻即可让 50 mΩ 电芯在单一基线参考下跨越 20% SOH 阈值。作者据此提出设计规则:采用接触电阻上限 ≤1 mΩ 的四线 Kelvin 探针并在每次测试前用校准分流器验证,可使 40 mΩ 以上电芯的分类误差低于 5%。
酸处理功能化多壁碳纳米管(MWNT)少量复合可显著提升尖晶石正极 LiNi0.5Mn1.5O₄ 的高温稳定性:60℃下 100 次循环后,MWNT 电芯保持初始放电容量 80.3%,而常规电芯仅 4.7%。
针对工程教育中学生自制电芯测试台常用两线法测内阻、却未分离探针-电极接触电阻的问题,该研究建立接触电阻与电芯欧姆电阻叠加的模型并做敏感性分析。结果显示,5 mΩ 接触电阻即可让 50 mΩ 电芯在单一基线参考下跨越 20% SOH 阈值。作者据此提出设计规则:采用接触电阻上限 1 mΩ 的四线 Kelvin 探针并每次用校准分流器验证,可使 40 mΩ 以上电芯的分类误差低于 5%。
Yijing Li 等人在 Journal of Energy Storage 发表研究,提出用生成对抗网络对锂离子电池动态 EIS 进行快速重构。该文发表于 Volume 182, Part F,作者包括 Wenchao Liu、Zhipeng Yang、Yuhao Pan、Jinhao Meng、Zhengxiang Song、Anxiang Guo、Ruogu Wang。
原位 EIS 结合 DRT 分析发现,纯铝负极在 4 m NaOH 中于 5°C–0°C 区间出现极化急剧上升的拐点,低于该阈值时 DRT 谱短时间常数处出现新弛豫过程。该过程源于低温诱导界面从富 Al(OH)₃/Al(OH)₄⁻ 层转变为高度无序的富 Al₂O₃ 网络,据此提出"低温界面重构诱导阻抗"模型,指出性能衰减主因是界面结构与组分演变而非电解液电导率下降。
研究提出一种基于电流控制 DC–DC 变换器的锂离子电池宽带电化学阻抗谱测量方法,面向储能系统应用。该方法利用变换器实现阻抗谱激励与采集,相关成果发表于 Journal of Energy Storage 第 182 卷 Part F,作者为 Yuan Liu、Zhe Zhang、Kai Wang、Wenju Ju、Fei Ding。
研究提出一种基于分数阶低频模型的锂离子电池时域阻抗辨识方法,成果发表于 Journal of Energy Storage 第182卷。作者为 Benoît Huard、Jean-Denis Gabano、Thierry Poinot 和 Achraf Nasser-Eddine。
Journal of Energy Storage 刊发研究,探讨机械预紧与阻抗优化对圆柱形锂离子电池性能的提升作用。作者为 Maximilian Schinagl、Lukas Mracek、Christoph Drießen、Jun Yin、Markus Fasching 与 Christian Ellersdorfer。
罗马 Sapienza 大学发布数据集,基于 Zhang et al. (2020) 公开的 45 mAh LiCoO₂/石墨纽扣电池 EIS 测量数据,将 4 个电芯(25C04、25C06、25C07、25C08)循环至 EOL,在充放电循环的 9 个状态记录 EIS 谱。
研究提出利用电化学阻抗谱(EIS)与全电芯半无限扩散相似性估计锂离子电池内部温度,论文发表于 Electrochimica Acta 第 581 卷,作者为 Gaoshan Zhang 与 Zeyu Li。
一篇发表于 Renewable and Sustainable Energy Reviews 的综述系统梳理了数据驱动的电化学阻抗谱(EIS)方法在锂离子电池健康状态(SoH)与剩余使用寿命(RUL)估计中的应用。
韩国研究团队提出一种在分频段电化学阻抗谱(Bandwise EIS)内用注意力机制做特征选择的SOH估计方法,主打超快速与轻量化。
推荐理由:针对EIS数据量大、SOH估计耗时的问题,提出基于注意力机制的分频段特征选择方案,可用于评估轻量化在线SOH估计的可行性。
Electrochimica Acta 刊发研究,用 EIS 考察硅凝胶封装下 H₂S 诱导 Cu 和 Ag 枝晶生长的电化学行为。作者为 Chuan Chen、Jingyi Zhang、Li Xiang、Shengqing Xie、Yuan Hu、Ganxin Jie,论文发表于该刊第 580 卷。
上海大学发布在线阻抗诊断研究的证据层记录,包含论文背后43项注册计算的冻结脚本、冻结配置、输出前完成的SHA-256登记、预设分析计划及带校验和的输出表格与逐次扫描记录。
一种基于阻抗趋势的锂离子电池 SOH 估计方法被提出,相关研究涵盖 EIS 与在线阻抗测量手段。该方法借助 DC-DC 变换器产生的电压电流纹波实现高频在线阻抗测量,并利用 sinc 函数信号注入在运行状态下获取电池阻抗。研究还涉及基于实际运行参数与 Naykvist 曲线分析的 SOH 估计途径。
研究提出一种利用阻抗谱与机器学习对电池等效电路模型进行结构与参数联合在线更新的方法,作者包括 Yilei Lin、Dai Liu、Philipp Welz 等,成果发表于 eTransportation 第 29 卷。该方法面向等效电路模型在线应用,同步更新模型结构与参数。
研究提出一种逐段识别方法,用于提取锂离子电池电化学阻抗谱(EIS)的关键参数并实现 EIS 的有效重构。该方法通过分段处理 EIS 数据辨识关键参数,进而完成阻抗谱重构。成果发表于 Energy Storage Materials 第 91 卷,作者为 Ying Kung、Cheng-Hsi Tien、Yi-An Chen、Chi-Jyun Ko、Kuo-Ching Chen。
研究采用 Operando 表征手段追踪富镍锂离子电芯中 SEI 的形成过程,以探索无碳酸乙烯酯(EC-free)电解液体系。作者包括 Arthur Fordham、Wesley M. Dose、Rhodri Jervis 等,成果发表于 Energy Storage Materials 第 91 卷。
Raphael Urban 等人在 eTransportation 第 29 卷发表研究,基于真实世界数据评估差分电压分析与 EIS 在电动汽车上的应用潜力。
推荐理由:基于实车数据评估差分电压分析与EIS在车端SOH估计中的可行性,为方法选型提供真实工况参照。
混合并联超级电容器/电池储能系统的 EIS 信号解耦原始数据集已发布,DOI 为 10.17632/3rj7x56k2m.1,版本 1,发布日期为 2026 年 8 月 12 日。该数据集目前处于禁运期,将于 2027 年 8 月 12 日 12:00 AM UTC 公开,届时描述与文件方可获取。
混合并联超级电容器/电池储能系统的 EIS 信号解耦原始数据集已发布,DOI 为 10.17632/3rj7x56k2m.1,版本 1,发布日期为 2026 年 8 月 12 日。该数据集目前处于禁运期,将于 2027 年 8 月 12 日 12:00 AM UTC 公开,届时描述与文件方可获取。
综述指出,ToF-SIMS 凭借 ppm-ppb 级表面灵敏度、横向 < 50 nm 与深度 < 1 nm 的空间分辨率及高质量分辨率,可对电极-电解质界面(EEI)进行多维表征。
该工作提出一种基于复分析基本原理的数学方法,从 EIS 数据中提取关键特征,用于判断电路模型中是否存在电感与常相位元件,并回答等效电路模型的可辨识性与唯一性问题。在仅含电阻和电容的模型中,作者能够枚举所有可能的电路模型族,并将该框架应用于真实电化学系统,以锂离子纽扣电池的阻抗测量结果进行展示。
推荐理由:该工作用复分析从 EIS 数据中提取特征,并讨论等效电路模型的唯一性与可辨识性,为电路模型选择提供数学依据。
研究将常相元件(CPE)的弥散系数与能量比关联,通过RC网络等效将输入能量分解为容性模式存储与阻性模式耗散两部分。对恒压、电压斜坡和二次电压输入三种情形推导解析表达式,发现任意两种能量之比均为弥散系数的纯函数,与激励幅值和材料参数无关。该结果为超级电容器表征和电池建模提供了热力学/能量学新视角。