综述：金属离子电池的磁共振研究：从核磁共振到电子顺磁共振成像

《Science China-Chemistry》：Magnetic resonance for metal-ion batteries: from NMR to EPR imaging

本综述系统阐述了磁共振技术（核磁共振NMR/电子顺磁共振EPR）在金属离子电池研究中的前沿应用。通过解析电极材料结构-性能关系（如pjMATPASS技术），重点展示了NMR、EPR及其成像技术对揭示电池工作机理的关键作用，为发展先进磁共振方法提供重要参考。

　　

Abstract

磁共振技术（包括核磁共振NMR和电子顺磁共振EPR）及其成像方法，正逐渐成为研究金属离子电池电极材料结构-性能关系的重要技术手段。本文系统综述了磁共振基础原理（如pjMATPASS序列）及其在金属离子电池研究中的最新进展，重点展示了本课题组在NMR、EPR及EPR成像技术方面的创新成果。

技术原理篇

磁共振技术的物理基础源于原子核自旋（NMR）和未成对电子自旋（EPR）与外加磁场的相互作用。pjMATPASS作为先进固体NMR技术，能够有效分辨电极材料中金属离子的局部化学环境。EPR成像则通过检测顺磁中心空间分布，实现电极反应过程的可视化监测。

电池材料研究应用

在锂离子电池阴极材料研究中，⁷Li NMR可精准识别过渡金属氧化物中锂离子的占位有序性。对于钠离子电池阳极材料，EPR技术成功捕获了硬碳材料中钠离子嵌入诱导的自由基浓度变化。通过EPR成像技术，研究人员首次直观观察到钾离子电池充放电过程中电极表面副反应的空间演化规律。

技术展望

多模态磁共振联用技术（如operando NMR/EPR）将成为揭示电池界面反应机理的关键。发展高灵敏度超快EPR成像方法，有望实现对金属离子电池动态过程的原子级解析。这些突破将推动下一代高能量密度电池的材料设计创新。