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據(jù)外媒報(bào)道，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所（NIMTE）劉兆平研究員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)提出了一種分析方法，可準(zhǔn)確量化實(shí)際鋰金屬電池的可逆性和不可逆性。


鋰金屬電池具有優(yōu)異的能量密度，是電池技術(shù)領(lǐng)域的重要關(guān)注焦點(diǎn)。然而，鋰金屬負(fù)極的電化學(xué)可逆性差，已成為提高鋰金屬電池循環(huán)壽命的瓶頸。因此，準(zhǔn)確分析鋰金屬負(fù)極的可逆性，是開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命鋰金屬電池的重要前提。

在鋰電池循環(huán)過(guò)程中，鋰負(fù)極中的“鋰庫(kù)”會(huì)不斷補(bǔ)償不可逆的鋰損耗，因此鋰金屬負(fù)極的真實(shí)可逆性仍是未解之謎。

考慮到這一點(diǎn)，該所的研究人員開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的方法，在實(shí)際鋰電池系統(tǒng)中區(qū)分循環(huán)鋰負(fù)極中的活性鋰和非活性鋰，并分別進(jìn)行定量分析。這種方法首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰金屬負(fù)極的電化學(xué)可逆性的精確量化。

考慮到包裹“死鋰”的固體電解質(zhì)界面膜具有機(jī)溶劑屏障，研究人員創(chuàng)新使用聯(lián)苯/四氫呋喃混合溶劑，實(shí)現(xiàn)了“活性鋰”與“死鋰”的物理分離。在聯(lián)苯/四氫呋喃中溶解“活性鋰”后，用電感耦合等離子體-光學(xué)發(fā)射光譜法測(cè)定鋰離子的數(shù)量。此外，用氣相色譜法測(cè)定殘余“死鋰”與去離子水反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣量，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)“活性鋰”和“死鋰”的精確量化。

以鋰金屬負(fù)極不可逆性隨循環(huán)次數(shù)呈指數(shù)增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，研究人員對(duì)不同循環(huán)次數(shù)后的“活性鋰”和“死鋰”含量進(jìn)行定量分析，從而得到描述鋰金屬負(fù)極真實(shí)可逆性的關(guān)鍵參數(shù)。

這種定量分析方法也可以應(yīng)用于實(shí)際的軟包電池，反映鋰金屬負(fù)極在不同操作條件下的內(nèi)在可逆差異，包括堆疊壓力和充放電速率。

這項(xiàng)工作為深入了解不同設(shè)計(jì)參數(shù)和操作條件對(duì)鋰金屬負(fù)極可逆性的影響提供了定量對(duì)比工具，為準(zhǔn)確評(píng)估鋰金屬電池的降解和失效開(kāi)辟了途徑，有助于進(jìn)一步設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)高性能鋰金屬。

原標(biāo)題： 寧波材料所定量分析鋰負(fù)極的真實(shí)可逆性 助力發(fā)展鋰金屬電池