華人最新Nature: 定量鋰金屬電池中的非活性鋰成分

【引言】

鋰金屬負極通常能夠提供較高的理論容量（可達約3860mAh/g），但是基于此類負極的可充電電池常常會出現枝晶生長以及低庫侖效率的問題，對其商品化發展造成困難。一般認為，通過消耗電解質和活性鋰金屬的固體電解質界面（SEI）連續修復過程是造成庫侖效率降低的重要原因。然而，定量研究因形成SEI而造成的容量損失到目前為止還鮮有報道，阻礙著對容量衰減機制的深入研究。

【成果簡介】

美國加州大學圣地亞哥分校的孟穎（Ying Shirley Meng）（通訊作者）等人基于氣相色譜建立了定量非反應金屬Li⁰的方法。通過定量分析，文章驗證了非反應金屬Li⁰才是非活性鋰的主要來源和容量衰減的主要原因，而非在SEI中電化學形成的Li⁺。在低溫電子顯微鏡的幫助下，研究人員將對反應金屬Li⁰局部微納結構的觀測和其含量進行聯合分析，建立惡非活性鋰在不同類型電解質中的形成機制，并且確定了鋰金屬負極在充放電過程中出現低庫倫效率的原因。該文章認為，通過建立上述定量觀測方法，可以為鋰金屬負極的進一步發展奠定基礎。2019年08月21日，相關成果以題為“Quantifying inactive lithium in lithium metal batteries”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 定量區分非活性鋰

圖2 低溫電鏡下的非活性鋰微結構

圖3低溫電鏡下的非活性鋰納結構

圖4非活性鋰形成機制

文獻鏈接：Quantifying inactive lithium in lithium metal batteries（Nature, 2019, DOI: 10.1038/s41586-019-1481-z）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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