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固体核磁⁷Li谱——磷酸铁锂(LiFePO₄)

时间:2026-8-25 编辑:Rubin

磷酸铁锂(LiFePO₄)是一种具有橄榄石结构的新型锂离子电池正极材料。凭借理论比容量高、电压平台稳定、安全性高、原料价格低廉且来源丰富、环境友好等优点,已成为动力和储能锂离子电池领域研究和生产的重点。

⁷Li是核磁共振中灵敏度极高的原子核,固体核磁通过检测⁷Li能够精确解析锂离子的化学微观环境——包括锂与邻近金属的配位情况、锂离子在充放电过程中的嵌脱行为及结构变化等——从而有效评价材料的物性。

然而,磷酸铁锂存在非常强的顺磁性(Fe³⁺的未成对电子产生强顺磁效应)。市售磷酸铁锂粉末在高场固体核磁中难以旋转;即使较纯的样品能够旋转,也需要极高的转速,否则主峰信号会淹没在大量旋转边带中。高场下顺磁效应还会导致磁场不均匀、谱线严重增宽、信号衰减等一系列问题。

传统方法困境

  • 仪器贵:超导需要液氦/液氮制冷,购置与维护成本极高
  • 操作难:高场顺磁样品调谐、匀场、装样困难
  • 旋转苛刻:需50kHz以上高转速才能压制边带,对转子要求极高
  • 谱图差:顺磁效应导致谱线增宽、边带严重,主峰易被淹没
  • 样品受限:很多强磁性、导电粉末在高场下无法旋转

解决方案

华谱瑞昇 MAS20 台式固体高分辨核磁共振波谱仪,采用永磁体,无需液氦液氮,搭载魔角旋转 MAS 技术,支持⁷Li 核检测。针对磷酸铁锂顺磁体系优化,抑制旋转边带,可获取⁷Li 固体谱,解析锂局域化学环境、脱嵌锂结构演变,实现定性定量分析。设备体积小巧、运维成本低,适合锂电材料研发、样品筛选与质控检测,为磷酸铁锂正极材料微观机理研究提供台式核磁解决方案。

  • 仪器名称:台式固体高分辨核磁共振波谱仪
  • 型号:MAS20
  • 场强:0.5T
  • 转速:15kHz
  • 转子:3.5mm
  • 测试时间:20分钟

固体核磁⁷Li谱——磷酸铁锂(LiFePO₄)

台式固体高分辨核磁共振波谱仪测试结果

固体核磁⁷Li谱——磷酸铁锂(LiFePO₄)

ssNMR:⁷Li谱

 

 

 


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