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由于缺乏可靠的鋰沉積起始指標，鋰離子電池在快速充電條件下的鋰沉積行為難以捉摸。在此，北京理工大學黃佳琦教授、閆崇教授團隊利用弛豫時間檢測實現快速充鋰離子電池的原位鍍鋰診斷。

研究發現，電荷轉移過程的弛豫時間常數(τ_CT)被認為有望用于確定鋰沉積的起始時間。一種新穎的脈沖/弛豫測試方法能夠在電池運行過程中快速獲得石墨負極的τ_CT，適用于半電池和全電池。在不同溫度和充電速率下對鋰沉積的診斷豐富了對鋰沉積行為的認知。由于電池電壓的限制，在低溫和快充倍率下可以避免析鋰。

然而，在苛刻的充電條件下，嚴重的鋰沉積現象開始后會迅速發展，而在良性充電條件下，鋰沉積過程同時伴隨著析鋰過程。定量估算表明，高溫/快充電條件下的析鋰過程會導致更多的不可逆容量損失。

圖1.檢測方法示意圖

總之，該工作提出了一種基于RT檢測方法的新型析鋰起始指標和一種脈沖/弛豫測試程序，作為傳統EIS的替代方法，用于快速獲得電池工作過程中Gr負極電荷轉移過程的RT常數。通過Mittag-Leffler方程對弛豫數據進行擬合，得到的確定系數大于0.99，并在半電池中證明了RT驟降與鋰沉積開始之間的關系。利用RT檢測方法提出了不同倍率下的不同析鋰模式。通過修改擬合方程，將同樣的析鋰起始判定原理應用到Gr||LFP全電池中，展示了定量識別可逆和不可逆析鋰的前景。

本文研究了不同溫度和倍率下鋰離子沉積圖譜，總結了鋰離子沉積行為。當電池在有利條件下充電時，更容易獲得與鋰沉積起始點相對應的電池電壓。基于電池電壓的評價指標對于建立鋰離子電池的安全充電協議具有重要意義。

圖2. RT檢測方法在各種充電程序中的應用

In-Situ Li Plating Diagnosis for Fast-Charging Li-Ion Batteries Enabled by Relaxation Time Detection, Advanced Materials 2023 DOI:10.1002/adma.202301881

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黃佳琦/閆崇AM：通過弛豫時間檢測實現快速充鋰離子電池的原位鍍鋰診斷

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