同济大学罗巍AFM：提高截止电压，实现4.6V锂金属电池更好的性能

可充锂离子电池（LIBs）在当今社会无处不在，在消费电子和电动汽车中发挥着重要作用。因此，提高锂离子电池的能量密度正成为一项具有重大意义的关键研究挑战。锂金属是一种高容量的负极，但它存在着不均匀的锂沉积、”死”锂的形成、枝晶的生长等问题，这会导致严重的容量衰减。

图1 HvSE的示意

同济大学罗巍等提出了一种使钴酸锂基锂金属电池(Li||LCO)电化学性能得到巨大改善的策略，并进行了实验证明。具体而言，这项工作通过简单地将充电截止电压（CCV）从4.1V调整到4.6V，展示了一种高电压刺激效应（HvSE），在更高的CCV下，更多的Li⁺会从LCO沉积到负极上，使得Li的沉积更加均匀和密集，这可以大大减少Li电极的表面积，并将SEI的形成降到最低，由此获得了均匀、密集和无裂纹的锂沉积。

图2 扣式电池研究

因此，所得LCO电池的能量密度高达891 Wh kg_LCO^-1，并且217 mAh g^-1的高容量可以保持69次以上。相比之下，充电截止电压较低的4.1V的LCO电池只能提供较低的能量密度（458 Wh kg_LCO^-1）和比容量（117 mAh g^-1），并且在35次循环后就会出现”容量跳水”。此外，这种HvSE也适用于运行软包电池，其在较高的充电截止电压下，产生了大于20%的容量和循环性能的改善。

图3 软包电池研究

High-Voltage Stimulation Effect on Lithium Deposition for 4.6 V-Class Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302203

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