黄佳琦/闫崇AM：通过弛豫时间检测实现快速充锂离子电池的原位镀锂诊断

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黄佳琦/闫崇AM：通过弛豫时间检测实现快速充锂离子电池的原位镀锂诊断
黄佳琦/闫崇AM：通过弛豫时间检测实现快速充锂离子电池的原位镀锂诊断
由于缺乏可靠的锂沉积起始指标，锂离子电池在快速充电条件下的锂沉积行为难以捉摸。在此，北京理工大学黄佳琦教授、闫崇教授团队利用弛豫时间检测实现快速充锂离子电池的原位镀锂诊断。
研究发现，电荷转移过程的弛豫时间常数(τCT)被认为有望用于确定锂沉积的起始时间。一种新颖的脉冲/弛豫测试方法能够在电池运行过程中快速获得石墨负极的τCT，适用于半电池和全电池。在不同温度和充电速率下对锂沉积的诊断丰富了对锂沉积行为的认知。由于电池电压的限制，在低温和快充倍率下可以避免析锂。
然而，在苛刻的充电条件下，严重的锂沉积现象开始后会迅速发展，而在良性充电条件下，锂沉积过程同时伴随着析锂过程。定量估算表明，高温/快充电条件下的析锂过程会导致更多的不可逆容量损失。
黄佳琦/闫崇AM：通过弛豫时间检测实现快速充锂离子电池的原位镀锂诊断
图1.检测方法示意图
总之，该工作提出了一种基于RT检测方法的新型析锂起始指标和一种脉冲/弛豫测试程序，作为传统EIS的替代方法，用于快速获得电池工作过程中Gr负极电荷转移过程的RT常数。通过Mittag-Leffler方程对弛豫数据进行拟合，得到的确定系数大于0.99，并在半电池中证明了RT骤降与锂沉积开始之间的关系。利用RT检测方法提出了不同倍率下的不同析锂模式。通过修改拟合方程，将同样的析锂起始判定原理应用到Gr||LFP全电池中，展示了定量识别可逆和不可逆析锂的前景。
本文研究了不同温度和倍率下锂离子沉积图谱，总结了锂离子沉积行为。当电池在有利条件下充电时，更容易获得与锂沉积起始点相对应的电池电压。基于电池电压的评价指标对于建立锂离子电池的安全充电协议具有重要意义。
黄佳琦/闫崇AM：通过弛豫时间检测实现快速充锂离子电池的原位镀锂诊断
图2. RT检测方法在各种充电程序中的应用
In-Situ Li Plating Diagnosis for Fast-Charging Li-Ion Batteries Enabled by Relaxation Time Detection, Advanced Materials 2023 DOI:10.1002/adma.202301881

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