质谱原来能和这项技术联用？中科院研究员畅谈前景

导读： 2022年12月22日，仪器信息网特别邀请中科院大连化学物理研究所彭章泉研究员，就《锂电池产气反应的原位质谱分析》进行报告分享。

电化学分析是依据电化学和分析化学的原理及实验测量技术来获取物质的质和量及状态信息的一门学科。传统的电化学联用研究主要是集中在电化学和光谱技术领域，近年，质谱因其分析速度快、可以实时解析等特点，也已与电化学分析取得诸多联用进展，逐渐发展成为一种先进的表征手段。

从原理上来说，电化学分析法和质谱分析法是两种经典的分子检测的方法。电化学分析法，以电流、电导、电量、电位等电化学参数与被测物质浓度之间的关系为计量基础，进行定量分析，可以实现物质的电氧化还原，并且得到反应的氧化还原及电子转移信息；而质谱分析法可以直接获得产物和反应物的分子信息，同时具备高特异性和高灵敏度，可提供丰富的结构信息。

但是，两类分析法同样存在着不同程度的缺陷，这就需要在分析上寻求联用突破口，达成互补。比如，电化学分析法可以用于氧化还原反应的机理研究，但该方法不能提供直接的分子结构鉴定；相对的，质谱法用作结构鉴定的检测器，可在电化学反应期间提供关于中间体和产物的分子信息，但是易受外界的电磁干扰源影响。两者相结合，就可以同时得到电子流动和分子结构信息,广泛用于蛋白质组学、药物代谢等领域的研究。

1971年，Bmckenstein等首次将电化学（EC）和质谱（MS）结合用于测定挥发性电极反应产物并建立了电化学质谱联用（EMS）装置，是传统电化学与现代质谱分析技术的结合。而Differential electrochemical mass spectroscopy（DEMS），即微分电化学质谱为此基础上的进一步拓展，在储能领域有着广泛应用。作为技术的补充，DEMS可以测量所产生物种数量的时间导数（derivative），即形成速率。

DEMS领域目前已有众多相关研究，其中锂-氧电池相关更是热门。锂离子电池的安全性问题在很大程度上限制了其在纯电动汽车、规模储能等领域的广泛应用，电池材料|电解质界面副反应所产生的可燃性气体是锂离子电池安全隐患的首要原因，而DEMS是解析锂离子电池产气副反应机制的强有力研究技术。

2022年12月22日，仪器信息网特别邀请中科院大连化学物理研究所彭章泉研究员，就《锂电池产气反应的原位质谱分析》进行报告分享。电化学质谱可用来研究锂电池中的反应和过程，如SEI膜形成、电解液/电极材料反应性,电池系统安全性等。本此报告，彭章泉结合相关工作探索,以电化学质谱为主线，总结了近年来质谱技术在锂电池研究的应用，并提出了电化学质谱研究方法未来的努力和改进方向。

彭章泉，武汉大学本科，中科院长春应化所硕士和博士。先后在德国、丹麦和英国从事电化学研究工作。现任中科院大连化学物理研究所研究员。研究方向: (1)现场光谱/质谱电化学，(2)计算电化学，(3)锂-离子/锂-空气电池成果和荣誉：在Science, JACS, Angew Chem 期刊发表学术论文60余篇，授权发明专利10余项；英国牛津大学牛顿学者,德国杜塞尔多夫大学洪堡学者；吉林省科技进步一等奖。