本发明属于电化学，具体涉及一种测试电池电极材料本征反应动力学的方法。
背景技术：
1、经济的快速发展导致全世界对能源的需求量逐年增加，引发了对低成本和高安全性能的电化学储能装置的研究。可充电电池是电化学储能的重要形式，具有较高的能量效率，是最具吸引力的储能系统之一。特别是随着动力电池的发展，对电池动力学的研究至关重要。但是电池是综合系统的部件，性能是由电极关键材料、隔膜、电解液以及他们之间的匹配性问题共同决定的。其中电极材料是电池的核心关键，针对于电池材料本征动力学特性的研究，对于指导电池材料的结构设计和性能改进具有重要的意义。
2、传统的电池材料性能测试方法将材料制成半/全电池，采用电化学工作站测试，并根据电池性能反推材料性能，测定结果与真实性能存在差异，性能是由电极材料、隔膜、电解液以及他们之间的匹配性问题共同决定的，电池性能测试结果受到不同材料各自热/动力学过程的混合影响，不能反映单一材料动力学性能。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测试电池电极材料本征反应动力学的方法。本发明提供的方法能够直观地提供空间解析上的电极材料反应动力学信息。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、本方法提供了一种测试电池电极材料本征反应动力学的方法，包括以下步骤：
4、将负载电极材料的载片固定至电解池基体上，对扫描电化学显微镜的探针施加恒定电压，探针朝所述载片进z方向逼近，获得电极材料的逼近曲线，通过所述逼近曲线拟合得出电极材料的界面电子转移动力学速率常数；所述施加恒定电压前使探针尖端呈现出非线性扩散特征；
5、所述探针与电极材料的距离为≤200μm；
6、所述电解池中的电解液包括氧化还原介质和支撑电解质。
7、优选的，所述探针尖端为铂丝，所述铂丝的直径为0.1～20μm，所述铂丝上包裹有玻璃毛细管；所述玻璃毛细管半径与铂丝半径的比值rg为10。
8、优选的，所述探针的移动速度为10～1000μm/s。
9、优选的，所述探针单次移动距离为2～10μm；所述探针在每个检测点的延迟时间为1～10s。
10、优选的，所述电极材料包括插层石墨烯-还原氧化石墨烯复合材料、还原氧化石墨烯-碘-聚乙烯亚胺复合材料或还原氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料。
11、优选的，所述载片上电极材料的厚度为1～1000μm。
12、优选的，将所述电极材料负载至载片上包括：将所述电极材料制成薄膜粘结至硅片上进行干燥。
13、优选的，所述氧化还原介质包括铁氰化钾和亚铁氰化钾，所述支撑电解质包括氯化钾；所述电解液中铁氰化钾和亚铁氰化钾的摩尔浓度比为1：1；所述电解液中铁氰化钾或亚铁氰化钾的浓度为0.001～0.1mol/l，所述电解液中氯化钾的浓度为0.01～1mol/l。
14、优选的，所述恒定电压为0.5～0.7v。
15、优选的，对所述探针尖端是否呈现出非线性扩散特征的判断方法包括以下步骤：
16、将探针置于氧化还原介质中进行循环伏安测试，若循环伏安测试曲线为标准的s型，则判定所述探针尖端呈现出非线性扩散特征；否则，对所述探针依次进行打磨和清洗，再按照上述方法进行循环伏安测试，直到所述探针尖端呈现出非线性扩散特征。
17、本发明提供了一种测试电池电极材料本征反应动力学的方法，包括以下步骤：将负载电极材料的载片固定至电解池基体上，对扫描电化学显微镜的探针施加恒定电压，探针朝所述载片进z方向逼近，获得电极材料的逼近曲线，通过所述逼近曲线拟合得出电极材料的界面电子转移动力学速率常数；所述施加恒定电压前使探针尖端呈现出非线性扩散特征；所述探针与电极材料的距离为≤200μm；所述电解池中的电解液包括氧化还原介质和支撑电解质。
18、本发明基于扫描电化学显微镜测试电池电极材料本征反应动力学，是一种非接触技术，通过控制浸没于电解液中的超微电极在基底上扫描并收集电流信号来同步获取电极材料表面形貌、本征反应动力学等信息，补充了电极材料本征反应动力学的技术手段，可探究电极材料本征反应动力学过程与电化学性能之间的联系。使用超微探针以及精准的定位系统，具有较高的空间分辨率，对电极材料的电化学信号能给予快速响应以及高分辨、高灵敏的反馈。而传统的电化学技术：循环伏安法和电化学阻抗谱等，常被用来解析固体电解质界面膜(sei)沉积过程、界面电化学反应过程、离子传输特性等整体性能，但不能直观地提供空间解析上的电极材料反应动力学信息。
19、本发明首次利用扫描电化学显微镜测试电池反应动力学。研究表明电极材料界面反应动力学，是影响电池反应动力学的关键因素。电极材料传统的测试方法往往需要使用粘结剂、导电剂，以及电解液与电极之间的协同作用，都对电池的动力学有重要的影响，本发明直接测试材料有利于定向指导电极材料结构。
20、本发明提供的方法所述探针和电极是非接触的，操作简单、易于控制探针与样品之间的距离、测试数据稳定(测量点之间设置延迟时间，当探针快速移动时可能会造成体系出现不稳定的情况，设置延迟时间有助于体系稳定，从而使测试数据稳定)。而现有的接触式单颗粒微电极(探针与单颗粒可以视为一个整体的工作电极，称为“接触式单颗粒微电极”)，探针仅作为集流体，借助光学显微镜观察，并通过微操作臂控制探针与活性物质颗粒实现电接触，组装成接触式单颗粒微电极。接触式单颗粒微电极方法需要在光学显微镜下通过微操作臂移动探针靠近单颗粒，根据电压判断两者是否接触，操作比较困难，容易压碎颗粒，探针与颗粒间的接触电阻难以控制，当测试存在体积膨胀的材料颗粒时接触可能不稳定。
1.一种测试电池电极材料本征反应动力学的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探针尖端为铂丝，所述铂丝的直径为0.1～20μm，所述铂丝上包裹有玻璃毛细管；所述玻璃毛细管半径与铂丝半径的比值rg为10。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探针的移动速度为10～1000μm/s。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述探针单次移动距离为2～10μm；所述探针在每个检测点的延迟时间为1～10s。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电极材料包括插层石墨烯-还原氧化石墨烯复合材料、还原氧化石墨烯-碘-聚乙烯亚胺复合材料或还原氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合材料。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述载片上电极材料的厚度为1～1000μm。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，将所述电极材料负载至载片上包括：将所述电极材料制成薄膜粘结至硅片上进行干燥。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化还原介质包括铁氰化钾和亚铁氰化钾，所述支撑电解质包括氯化钾；所述电解液中铁氰化钾和亚铁氰化钾的摩尔浓度比为1：1；所述电解液中铁氰化钾或亚铁氰化钾的浓度为0.001～0.1mol/l，所述电解液中氯化钾的浓度为0.01～1mol/l。
9.根据权利要求1、2、3、5或8所述的方法，其特征在于，所述恒定电压为0.5～0.7v。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述探针尖端是否呈现出非线性扩散特征的判断方法包括以下步骤：
