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近日，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院楊勇教授課題組在鋰金屬電池失效機(jī)制的定量研究上取得重要進(jìn)展，成果以“Quantitatively analyzing the failure processes of rechargeable Li metal batteries”為題，在線發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances doi:10.1126/sciadv.abj3423）。


鋰金屬負(fù)極因具有最高的理論質(zhì)量和體積能量密度而受到廣泛關(guān)注。然而，無論在液態(tài)或者固態(tài)電解質(zhì)體系，鋰金屬電極的循環(huán)可逆性均較差，其在充放電循環(huán)過程中不可逆的鋰損失嚴(yán)重阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。定量分析非活性鋰的形成過程是理解鋰金屬負(fù)極失效的關(guān)鍵。

針對這一問題，楊勇教授課題組利用自建的電化學(xué)原位固體核磁共振裝置，原位觀察鋰金屬的動態(tài)沉積/溶解過程，并通過定量的7Li核磁共振譜學(xué)技術(shù)量化循環(huán)過程形成的各種非活性鋰，探討了NMR定量技術(shù)、滴定氣相色譜技術(shù) (TGC) 以及質(zhì)譜滴定技術(shù)(MST)在分析“死鋰”組份產(chǎn)生差異的原因來自氫化鋰（LiH）。通過更為可靠的NMR定量方法,研究了鋰金屬電池在典型的電流密度、電解液添加劑和鋰鹽濃度條件下的失效機(jī)制。通過這些定量，揭示了鋰金屬電池的兩階段失效過程，并提出了抑制非活性鋰形成的策略。


近年來，楊勇教授課題組致力于發(fā)展先進(jìn)的固體核磁技術(shù)用于電化學(xué)能源材料的研究，取得了一系列重要研究進(jìn)展（Nat. Nanotechnol. 2020,15, 883；Nat. Energy 2017, 2, 17074；Nat. Commun. 2021, 12, 4903; Nat. Commun. 2020, 11, 3544; Angew.Chem. Int. Ed. 2018, 57,11918；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 18086 等）。

論文第一作者是楊勇教授課題組博士研究生向宇軒，博士生陶明明和梁子騰參與了該研究工作。該工作還得到了中科院大連化物所鐘貴明研究員、英國劍橋大學(xué)金艷婷博士、美國西北太平洋實(shí)驗(yàn)室張繼光教授、美國陸軍實(shí)驗(yàn)室許康教授、美國國家強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)室傅日強(qiáng)教授以及西班牙CIC Energigune研究所高級研究員Michel Armand教授的支持和幫助。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFB0905400、2016YFB0901500）及國家自然科學(xué)基金（21935009、21761132030、21603231）的大力資助和支持。

原標(biāo)題：廈門大學(xué)楊勇教授課題組定量研究鋰金屬電池失效機(jī)制