美国SLAC国家加速器实验室&科罗拉多大学EES: 镀锂，实现量化！

实现锂离子电池的极快充电（XFC，≤15分钟）对于电动汽车的广泛应用势在必行。然而，XFC会造成急剧容量衰减，限制了它的实施。为了定量阐明不可逆锂电镀和其他降解机制对电池容量的影响，在局部和全局（全电池）尺度上了解锂电镀与电池降解之间的联系至关重要。

在此，美国SLAC国家加速器实验室Johanna Nelson Weker与科罗拉多大学Michael F. Toney等人使用空间分辨的高能XRD研究了工业相关软包电池中数百次XFC循环（充电速率范围为4C~9C）后局部锂电镀的性质，揭示了在毫米尺度上负极不可逆锂电镀、非活性锂化石墨相和正极局部充电状态（SOC）之间的空间相关性。

在镀锂的区域，多余的锂以锂化石墨的形式被局部不可逆地捕获，导致锂库存（LLI）的损失和活性负极材料的局部损失。

图1. 通过XRD获得的局部镀锂、负极和正极SOC之间的空间相关性

电池中不可逆镀锂的总LLI与XFC循环后电池的容量损失呈线性关系，非零偏移量源自其他寄生副反应。最后，在整体(电池)范围内，LLI导致的是容量衰减，而不是电极退化。

这种通过原位数据采集实现的对不同电池组件的同时分析，为全面了解锂电镀及其在XFC条件下对电池衰减的影响提供了参考，有助于设计下一代抗电镀的高倍率锂离子电池，从而使电池更安全，性能更好。

图2. 电池总容量损失、锂库存损失和活性材料损失之间的定量联系

Quantification of heterogeneous, irreversible lithium plating in extreme fast charging of lithium-ion batteries, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01216A

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/27/dfdb1abaf9/

美国SLAC国家加速器实验室&科罗拉多大学EES: 镀锂，实现量化！

相关推荐