对NaCrO2正极的原位EPR和EPR成像研究：铬溶解的电子特性和结构降解

    布鲁克的高性能电子顺磁共振（EPR）产品组合提供了一种非破坏性的分析技术，可直接检测顺磁性物质（含自由基和过渡金属离子）。自由基和过渡金属离子可以在固体、液体、气体或细胞和体内进行鉴定和定量。通过连续波和脉冲EPR 技术可以获得化学结构和分子间的相互作用等。

    在布鲁克的EPR 波谱仪系列中，ELEXSYS-E580 是一款傅立叶变换（FT）/连续波（CW）系统，为多频和多共振EPR奠定了基础。作为一台高度通用的仪器，E580 可以进行当今所有的脉冲/连续波实验，并为未来的挑战做好准备。

    E580 采用中频设计，便于从标准的X 波段升级到L、S、Q 和W 波段；其独有的SpecJet-III 数字采集器和VAMP-III 视频放大器可提供高达1 GHz 的检测带宽；SpinJet AWG（任意波形发生器）开启了形状脉冲的新领域，显著提升了灵敏度和选择性。

    2019年，华东师范大学物理与电子科学学院研究员胡炳文老师采购了布鲁克E580 连续波/脉冲电子顺磁共振波谱仪（包括L-波段，X-波段和Q-波段，以及成像系统）。E580 凭借其优越的检测能力，为多种波谱、成像实验提供了稳健的技术支持。

    近期，胡老师利用布鲁克E580 电子顺磁共振波谱仪，在国内首次利用EPR 成像技术进行了钠离子电池性能研究，并发表重要论文。我们诚邀您阅读这篇学术佳作。

论文摘要

    NaCrO2 因其低成本、高安全性和高功率的特点，成为钠离子电池正极的备选材料之一。在投入实际应用前，有必要进一步理解其在循环过程中的电子结构和相变特性。

    本研究中，我们采用原位EPR 对NaCrO2 在2.2 - 3.6 V 和2.2 - 4.5 V 电压条件之间循环切换时电子结构的演变进行监测。我们发现在充电初期NaCrO2 脱钠以后产生了电子离域效应，这或许是其具备卓越倍率性能的原因。

    此外，通过原位EPR 和EPR 成像，我们发现在3.8 V 条件下，电解液中出现了与不可逆相变相关的EPR 信号，这是由于表面重构生成了Cr5+ 离子、而Cr5+ 离子溶解在电解液并存在于较厚的电池隔膜当中。这些研究结果可以帮助研究者更好地设计和改性铬基正极材料。

作者简介

    胡炳文，现任华东师范大学物理与电子科学学院研究员，法国里尔第一大学博士，国基优青项目获得者。胡老师的主要研究领域为磁共振方法及其在电池领域中的应用，他开发了SHANGHAI、SHA+、RFDF-XY8-4-1和COM-IV等固体核磁共振脉冲序列，开发了电池体系的in situ NMR 和in situ EPR与EPR 成像方法，应用于锂/钠电池体系。