Joule：光学显微观测石墨电极上的Li沉积过程

纳米

2021-02-15

改善安全性的同时提高充电倍率、提高寿命对于锂电池而言是其中关键性的挑战，解决此类关键性问题的关键之处在于控制Li的沉积过程，该过程通过在石墨阳极上进行，是Li插嵌反应的竞争性反应。有鉴于此，麻省理工学院Martin Z. Bazant等报道了在石墨颗粒上Li沉积的起始反应过程中的机理，通过原位光学显微镜、电化学测试方法结合，对单个石墨粒子上的空间分辨反应动力学过程中锂化、锂沉积过程进行研究。

本文要点：

（1）

通过反应中的能量、动力学对Li插嵌、Li沉积的竞争性进行分析，给出了阳极锂反应相图模型，能够对Li沉积过程的开始过程进行理解。

（2）

发现当沿着边缘面完全锂化，开始发生Li沉积过程，起始电压值比0 V vs Li/Li⁺更低。通过实验观测，发现固体扩散的限制是导致石墨颗粒表面饱和的原因，能够进一步的引起边缘面上发生Li的沉积。

（3）

本文工作展示了通过精确的建模和预测Li的沉积，从而能够有助于从系统上进行设计和避免Li的沉积，同时本文工作为石墨电极的设计提供经验和指导，为实现超快速充电过程优化的同时保持安全性和寿命提供可能性。

参考文献

Tao Gao et al. Interplay of Lithium Intercalation and Plating on a Single Graphite Particle, Joule 2021,

DOI: 10.1016/j.joule.2020.12.020

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S254243512030619X