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盡管在能量保持方面取得了重大進展，但鋰離子電池（LIBs）在極速快充（XFC）條件下仍面臨著難以維持的循環壽命縮短，這主要源于石墨負極和電解液之間的各種動力學限制。

加利福尼亞大學圣地亞哥分校Zheng Chen、John Holoubek等對采用傳統碳酸酯電解液的LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2（NMC622）||石墨軟包全電池在XFC條件下運行時倍率誘發的負極失效進行了分析。

圖1 電解液化學對XFC鋰離子電池典型失效模式的影響

研究表明，采用傳統電解液的電池中石墨負極經歷了嚴重的容量衰減，這是源于析鋰損失、孤立石墨的錯位以及由于電荷轉移動力學不足而導致的剝離驅動的間隙SEI形成。此外，作者通過適當地選擇、設計和應用基于羧酸酯的電解液，全面解決了這些故障中的每個問題。這種優化的電解液（1M LiPF6-丙酸甲酯（MP）+10% FEC）（M9F1）使電池在4C（15分鐘）充電時保持了82.5%的能量密度，而采用傳統1.2M LiPF₆– EC/ EMC（3：7，Gen 2）電解液的電池只有73.4%。

圖2 軟包電池XFC性能對電解液的依賴性

此外，采用M9F1的電池在500次和1000次循環后分別顯示出88.2%和77.9%的容量保持率，而Gen 2只有54.1%和12.4%。M9F1規避上述失效情況的原因是改善了離子傳導性、高轉移數、有利的溶劑化結構使電荷轉移更容易以及形成有利成分的薄SEI。

這項工作明確提出了在XFC協議下鋰離子電池的復合失效模式，同時證明了電解液成分對這種過程和由此產生的性能的轉化作用。

圖3 XFC條件下容量損失的量化和析鋰的直接證據

Enhanced Electrolyte Transport and Kinetics Mitigate Graphite Exfoliation and Li Plating in Fast-Charging Li-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202906

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AEM：合理設計電解液減輕快充鋰離子電池中的石墨剝落和析鋰

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