岩芯分析
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固态固态电池作为全新一代的可充电电池，其需要具备更高能量密度、功率密度及循环次数，这也是学术界和工业界的核心研究重点。锂离子电池中锂离子必须是可移动的，这样才能作为有效的电荷载体。这种移动性意味着它们更加倾向于“液体”，因此台式核磁共振波谱可以提供关于锂离子的迁移信息，这决定了电解液的电导率。使用具备脉冲场梯度的X-Pulse 核磁共振波谱仪可以获得这些信息，通过运行脉冲场梯度激发回波序列（PFGSTE），我们可以直接测定锂离子的扩散系数。
该应用适用于具有不同预期锂扩散系数和电导率的材料，如聚合物、陶瓷等。例如在室温下具有高离子电导率的硫银锗矿，它是一种硫化物基锂离子超导体。目前，包括巴斯夫在内的公司正在将这类产品商业化。我们最近利用X-Pulse台式核磁共振测量了这些化合物中的锂扩散，其结果与高场固体核磁共振结果非常吻合。通过这两种技术，测得扩散系数为（5.9±0.7）×10−12m2.s−1。
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X-Pulse台式NMR（PFGSTE序列）与固体 NMR测量硫银锗矿电解质扩散系数的对比
这几乎达到了当前台式核磁共振波谱仪所能达到的极限。然而，如果仅需扩散数据就足以进行性能表征，并且不需要核磁共振谱图，我们可以使用时域台式核磁共振（TD-NMR）技术进行研究，该技术可实现显著增强的脉冲场梯度。下表总结了台式NMR测量电解质扩散系数的表征能力，并评估了频率域波谱和时域方法对不同扩散率的电解质材料的适用性。
| 电解质材料 | 扩散系数 | 台式核磁共振波谱 | 时域核磁共振（TD-NMR） |
| 具有高扩散系数的聚合物盐混合物 | 10⁻⁷ | 是 | 是 |
| 高纯度聚合物电解质.例如LiPON - 锂磷氧氮化物 | 10⁻¹¹ | 是 | 是 |
| 硫银锗矿，Li₆PS₅Cl 的典型标称成分 | 10⁻¹² | 可能 | 是 |
| 钙钛矿、陶瓷或石榴石电解质。例如，LLZTO-锂镧锆钛氧化物 | 10⁻¹⁸ | 否 | 可能 |
我们要感谢牛津大学材料系Peter Bruce 爵士小组的Gregory Rees博士和他的同事们，他们的贡献和合作是成功开发此应用不可或缺的一部分。
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