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?劉兆平/周旭峰/孟穎Nature Energy：量化鋰金屬電池中可逆和不可逆的鋰

準確評估電極的可逆性對于電池性能評估至關重要。然而，要獲得鋰金屬電池中鋰負極的真正可逆性極具挑戰性，這主要是因為通常使用過量的鋰。

中科院寧波材料所劉兆平、周旭峰、加州大學圣地亞哥分校孟穎等提出了一種分析方法來定量評估實用鋰金屬電池的可逆性。

圖1. 循環后LMA的可逆性和不可逆性

在此，聯苯/四氫呋喃（THF）溶液被用來對活性Li⁰進行化學金屬化，同時也保留了包裹非活性Li⁰的SEI的完整性，這可以對分離出來的活性Li⁰和非活性Li⁰進行獨立的量化。此外，作者確定了描述LMB真實可逆性的關鍵參數，包括特定循環內來自正極的（非）可逆的鋰的百分比。基于關鍵參數的定量分析表明，高堆積壓力通過最大限度地減少SEI的破裂可能性來抑制固有的鋰損失，而樹枝狀鋰在高充電倍率下的聚集促使不可逆轉性的嚴重惡化。

圖2. 關鍵參數的計算途徑

通過使用這種分析方法和定性形態學特征，可以揭示LMA的組成和結構演變。作者對可逆和不可逆鋰的量化提供了一種獨立于變量的方法來研究LMB中不同運行條件的影響，包括堆積壓力、充電/放電倍率、截止電壓和工作溫度。此外，這種方法還揭示了電池部件的影響，包括正極、負極、粘結劑、隔膜和電解液，這可以為LMB電池的設計做出實質性的貢獻。

?劉兆平/周旭峰/孟穎Nature Energy：量化鋰金屬電池中可逆和不可逆的鋰

圖3. 對非活性Li⁰和活性Li⁰進行解耦和量化

Quantification of reversible and irreversible lithium in practical lithium-metal batteries. Nature Energy 2022. DOI: 10.1038/s41560-022-01120-8

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