原位电池电荷成像系统限时免费体验！样机落地首场研讨会圆满落幕，剑桥技术团队亲临，清华、复旦等学者齐聚交流

• 突破传统技术缺陷，捕捉毫秒级动态过程：解决了非原位表征（如 SEM）无法捕捉动态瞬态过程、和整体平均测试（如 XRD）无法分辨单颗粒行为差异的问题，其颠覆性的实时观测能力，如同“超高速度的显微镜”，可同步追踪电池充放电过程中颗粒的荷电状态与形貌变化，能够在单颗粒层面捕捉毫秒级的快速动态过程；

• 多维度同步检测，实现分析闭环：可同时获取活性颗粒信息与集成恒电位仪同步采集的电化学数据；

• 普适性强：不受电池底层化学体系限制，可广泛应用于多种电极材料研究；

• 台式设计，操作简易方便：台式光学成像系统，通过磁性卡盒实现扣式电池的快速、简便装夹，和实验室扣式电池测试模式及性能一致。

图2. 高分辨原位电池电荷成像系统-illumionONE

主要检测与分析对象：

其核心价值在于，能够在电池运行过程中，将颗粒尺度的电化学活性与形貌和电芯尺度的循环性能深度关联，为电池材料性能衰减机理、快充性能优化、电极材料改性等核心研发方向，提供全新的研究视角与数据支撑，开辟了电池材料精细化研发的广泛潜在应用场景。

1. 不同充电速率下电极电化学活性差异的可视化

图3. (a) 两个代表性活性颗粒 A 和颗粒 B；(b) C/3 倍率（3 小时）充电条件下颗粒 A 与颗粒 B 的电压 - 时间曲线及对比度曲线；(c) 2C 倍率（30 分钟）充电条件下颗粒 A 与颗粒 B 的电压 - 时间曲线及对比度曲线。在快充倍率下，可明显观察到两个颗粒之间 （脱）嵌锂速率存在显著差异 。

2. 锂离子浓度梯度的形成及其导致的容量衰减

图4. 嵌锂接近结束时，从电荷光度法视频中截取的单晶 NMC 颗粒图像。对于 NMC 材料，检测到的光强越高（红色标示），代表材料脱锂程度越高；光强越低（蓝色标示），则代表嵌锂程度越高。可以清晰观察到在嵌锂末期，颗粒内部富锂区与贫锂区的形成过程。

3. 钠离子动力学与充放电速率差异

图5. 电荷光度法可追踪 O3→P3 相变在单个 NFM 颗粒中的传播过程。在 C/10 倍率充电期间拍摄的电荷光度法视频快照显示，相界从颗粒顶部向底部推进。对于该特定颗粒，相变在 5 分钟内完成，时间尺度远短于整体电化学所反映的结果。这凸显了电荷光度法能够捕捉到整体平均分析无法察觉的单颗粒充电差异。

4. 锂离子动力学与老化

图 6. 脱锂初期从电荷光度法视频中截取的 NMC 单晶颗粒快照显示，新鲜 NMC 活性颗粒（a、b）呈现对称脱锂行为（红色表示归一化光强变化更高，即脱锂程度更高）。相比之下，老化后的 NMC 活性颗粒（c、d）脱锂行为不对称。

5. 容量衰减机理推导 —— 力学性能衰减

图7. 利用电荷光度法实时观测颗粒开裂过程的连续图像。

图 8. 对于 NWO 材料，散射更亮的碎片中含有更高浓度的被捕获锂。

6. Si负极体积膨胀

图 9. 电荷光度法实验中，被标记的硅颗粒 P1、P2 和 P3（上图）在循环过程中随时间（下图）表现出明显的体积变化（中图）。