通常通过电压和电流等电气特性来研究电池，但新的研究表明，观察热量如何与电力结合可以为电池化学提供重要的见解。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一组研究人员演示了如何通过利用珀耳帖效应(电流导致系统吸收热量)来研究锂离子电池的化学特性。据《物理化学化学物理》杂志报道，这项技术使他们能够通过实验测量锂离子电解质的熵，这是一种可以直接为锂离子电池设计提供信息的热力学特征。

“我们的工作是了解溶解锂离子的基本热力学，我们希望这些信息能够指导更好的电池电解质的开发，”伊利诺伊大学材料科学与工程教授兼项目负责人戴维·卡希尔说。“测量珀耳帖效应中电荷和热量的耦合传输使我们能够推断出熵，这个量与溶解离子的化学结构以及它们如何与电池其他部分相互作用密切相关。”

珀耳帖效应在用于冷却和制冷的固态系统中得到了充分研究。然而，在锂电解质等离子系统中，它仍然很大程度上未被探索。原因是珀尔帖加热和冷却产生的温差与其他效应相比很小。

为了克服这一障碍，研究人员使用了能够分辨十万摄氏度的测量系统。这使得研究人员能够测量电池两端之间的热量，并用它来计算电池中锂离子电解质的熵。

“我们正在测量宏观特性，但它仍然揭示了有关离子微观行为的重要信息，”卡希尔研究小组的研究生、该研究的共同主要作者RosyHuang说。“珀耳帖效应和溶液熵的测量与溶剂化结构密切相关。以前，电池研究人员依赖于能量测量，但熵将为该信息提供重要的补充，从而提供更完整的系统图景。”

研究人员探索了珀尔帖热流如何随锂离子浓度、溶剂类型、电极材料和温度的变化而变化。在所有情况下，他们观察到热流与溶液中的离子电流相反，这意味着锂离子溶解的熵小于固体锂的熵。

测量锂离子电解质溶液的熵的能力可以为离子迁移率提供重要的见解，控制电池的充电周期，以及溶液如何与电极相互作用，这是电池寿命的一个重要因素。

“电池设计中一个未被充分认识的方面是，液体电解质在与电极接触时化学性质不稳定，”卡希尔说。“它总是分解并形成一种叫做固体电解质界面的东西。为了使电池在长周期内保持稳定，你需要了解该界面的热力学，这正是我们的方法可以帮助做到的。”

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