完成单位：南京大学

完成人：王伟，王晖，刘沙沙，苏华，谢若晨，王毅，王子潇，牛犇，衣炫诺，李浩冉

成果简介：项目团队提出了基于折射率成像的新型表面等离激元共振显微成像新方法，通过测量化学反应过程引起的单个体局部折射率瞬态改变，评估单个体化学反应活性。该成像系统的光学放大倍数从传统的1-5倍提升至60-100倍，空间分辨率提高至光学衍射尺寸甚至超衍射尺寸。上述方法应用于单颗粒化学成像与测量研究中，取得了以下创新性成果：1）提出了“纳米库仑计”的电化学测量新策略，攻克了单颗粒基础电化学参数的测量难题，揭示了界面电子转移过程的空间异质性和时间动态性；2）提出了“单颗粒热分析”的新概念，将热分析的样品用量从毫克推进到皮克水平，排除了颗粒间传质和传热的干扰，实现了材料本征相变温度的精准测量。

创新点及科学价值：项目团队在基于光学显微镜的化学成像测量领域取得研究进展，通过自主研发的多模态高时空分辨光学显微成像技术，系统构建了单个体化学测量新方法。创新点如下：

1.基于自主研发的原位电化学显微成像平台，提出了“纳米库仑计”的电化学测量新策略，突破了单颗粒基础电化学参数的测量瓶颈，揭示了界面电子转移过程的空间异质性和时间动态性。

2.基于自主研发的微区热场调控化学成像平台，提出了“单颗粒热分析”的新概念，将热分析的样品用量从毫克推进到皮克水平，排除了颗粒间传质和传热的干扰，实现了材料本征相变温度的精准测量。

社会经济效益：“基于光学成像的锂离子电池体积检测装置及其应用”和“一种基于像素重构的图片漂移校正方法及系统”两项专利已和元能科技（厦门）有限公司签署了技术转让（专利实施许可）合同。预期运用项目团队研制的基于光学成像原理的锂离子电池体积检测装置，进行开发、制造和销售“圆柱电池原位膨胀成像测试系统”。

应用前景：项目团队在上述基于光学显微镜的电化学成像测量中获得灵感，“见微知著”，开发出基于机器视觉的电池健康早期诊断系统，实现了实际工况下的电池健康研究。系统通过光学成像，以极高的精度和分辨率对电池表面形貌进行实时、无损测量，从而能够获取电池在充放电过程中内部化学反应引起的形变。同时，通过将系统获取的四维（电池表面三维+时间）形变数据和电学数据相结合，可在有限的充放电循环测试圈数内，对电池容量衰减、容量跳水等行为精确预测，从而实现对电池健康的早期诊断。