孟颖ACS Energy Letters：确定锂金属电池反应性的关键参数

锂金属负极对于高能量密度的电池至关重要，但对其安全性的担忧仍然存在。

图1 样品制备和实验过程的示意图

加州大学圣地亚哥分校孟颖、芝加哥大学Wurigumula Bao等采用差示扫描量热法（DSC）和原位傅里叶变换红外光谱法（FTIR）来定量分析锂金属的反应性，同时锂化石墨（Li-Gr）和锂化硅（Li-Si）也进行了比较。

研究发现，所有的电池成分，如电解液成分、锂形态、非活性锂积累的控制和正极稳定性，在调节沉积锂的反应性方面均起着至关重要的作用。有了致密的形态和新的电解液，沉积锂在电池中的反应性可以急剧抑制到与Li-Gr和Li-Si负极一样的水平。

图2 DSC研究及锂沉积形态

因此，在致密的形态下沉积锂，使其表面积最小化，并利用热稳定的电解液来实现锂金属电池的安全运行是至关重要的。此外，当使用锂金属负极时，来自正极热分解的串扰影响可能造成安全隐患。通过改用热稳定性更强的正极材料，如LFP和LNMO，锂金属全电池的热稳定性可以得到很大程度的改善。

此外，电解质盐的分解也必须得到严格控制。最后，循环次数和电池环境会加剧锂金属的反应性。重要的是要控制不活跃的锂和锂形态的积累，即使在延长的循环之后。通过优化这些因素，锂金属全电池在400℃以下没有表现出明显的热反应。该工作中发现的控制锂金属反应性的关键参数可以应用于未来实用锂金属全电池的金锂金属负极研究。

图3 控制锂金属电池反应性的关键参数

Key Parameters in Determining the Reactivity of Lithium Metal Battery. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01001

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孟颖ACS Energy Letters：确定锂金属电池反应性的关键参数

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