原位谱学观察在电池研究中有着极其重要和高效的作用，能检测出电池在循环的动态过程中正极、负极和电解质中的成分变化和发展，有着非原位方法不可比拟的优势。电池研究中应用较多的原位方法有：原位红外、原位拉曼和原位XRD等等。而原位核磁，因样品仓结构复杂改装困难，射频信号难以绕过金属等，较难实现金属壳扣式电池的原位测试。但NMR方法本身对于电池内部成分研究是相当有优势，既可通过化学位移和积分面积获得原子化学环境和含量，还可通过弛豫时间获得扩散系数，相比于其它谱学方法，能获得更多化学信息。
俄亥俄州立大学哥伦布分校的Brennan J. Walder课题组，通过对核磁共振仪的改装，实现了商业金属扣式电池的原位NMR，他们通过电磁场的有限元模拟，发现了能让射频波谱衍射绕过电池壳非金属绝缘部分进入电池内部的最佳取向为B1磁场方向垂直于扣电圆盘平面。搭建图一所示原位核磁装置测试了LixMnO2||LiAl电池的充放电循环过程，得到了化学信息丰富的原位谱图，从中可以看到正负极的成分，含量以及扩散系数变化。
本工作首次实现了商业金属壳扣式电池的原位NMR测试，对于电池原位表征有重要意义。
图 原位核磁样品仓结构与LixMnO2||LiAl电池循环原位谱图
文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg8298
（华海明）
