发电正在从传统到更少可预测的可再生能源转移。消费者要求他们的产品充电更快和更长的电池寿命。这两种趋势都需要开发更好的能量存储设备。
劳伦斯·哈德威克教授和他的同事们使用他们的Renishaw inVia拉曼显微镜来进行操作电化学测量。
英国利物浦大学化学系的斯蒂芬森可再生能源研究所正在以电池和超级电容器的形式开发这些设备。这项工作的关键是理解发生在电极表面的界面过程。这个由劳伦斯·哈德威克教授领导的团队正在研究导致表层形成的反应机制，并确定形成这些表层的物种。了解这些是至关重要的，因为它们影响金属-空气电池和锂离子电池的性能和安全性。
他们使用一系列原位其研究中的分析技术：红外（IR）光谱;X射线光电子能谱（XPS）;UV-Vis;和拉曼光谱。每种技术都有其优点。IR光谱允许它们研究在锂空气电池中氧气减少期间形成的超氧化物物种期间导致电解质分解的机制。它们使用XPS研究电极表面的顶部少数纳米中存在的化学元素，它们的数量和氧化状态。它们确定了减少氧气物种的电子状态，这可能对UV / Vis光谱感应产生不利影响的装置稳定性。
拉曼光谱是本申请的一种特别强大的技术。Hardwick的小组使用雷尼绍Invia共聚焦拉曼显微镜进行这项工作。它们可以通过电解质，具有高空间分辨率的电解质来研究电极，具有高灵敏度和无损性。
该团队的inVia仪器使用了倒置的显微镜结构。这使得分析工作中的电化学电池(operando测量)，在那里他们可以识别反应中的中间物种和研究相变。他们也从前原因拉曼映射测量。例如，它们识别在阴极上产生的不同放电产品，并确定其分布。
INVIA帮助该团队更好地了解氧还原反应（ORR）和氧气进化反应（OER）机制，以及形成的中间物种。它们使用表面增强拉曼散射来放大电极表面光谱，而电化学循环细胞。这使它们能够查看具有从石墨和石墨烯的电极的锂离子和Na离子电池与碳涂覆的氧化物。
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雷尼绍INCIA共焦拉曼显微镜的例子应用于电池研究在这里