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非活性鋰（Li）的快速形成和積累是導致高能量密度鋰金屬電池壽命有限的主要原因。構建帶有宿主的復合鋰金屬負極是緩解和容納非活性鋰的一個很有前景的策略。然而，非活性鋰在復合鋰金屬負極中的積累機制仍然未知，嚴重困擾著復合金屬鋰負極的穩(wěn)定性。

北京理工大學黃佳琦、張學強等通過無損三維X射線顯微鏡，全面揭示了復合鋰金屬負極中非活性鋰的兩階段積累機制及其與復合鋰金屬負極穩(wěn)定性的相關性。

?黃佳琦/張學強AFM：無損檢測揭示復合鋰金屬負極中非活性鋰的積累機制！

圖1. 電池方案和對稱電池的循環(huán)性能

研究發(fā)現，復合鋰金屬負極中的非活性鋰的空間積累經歷了兩個階段的變化。在第一階段，非活性鋰主要積累在宿主的內部，導致極化的緩慢增加。在第二階段，非活性鋰從內部孔隙結構中溢出，并迅速積聚在宿主的外部，導致極化的顯著增加和復合鋰金屬負極的穩(wěn)定性惡化。

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圖2. 在不同的循環(huán)數下，CF/Li|CF/Li電池的三維形態(tài)和復合CF/Li負極的內部形態(tài)

為了進一步提高復合鋰金屬負極的穩(wěn)定性，操縱非活性鋰在復合金屬鋰負極內部的積累是至關重要的。電流密度和外部壓力被證實是調控這兩個階段轉折點的關鍵因素。因此，這項工作為復合負極中非活性鋰的空間積累機制提供了新的見解，并為軟包電池中復合鋰金屬負極的設計提供了合理的指導。

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圖3. 復合CF/Li負極在不同循環(huán)下鋰沉積后的形態(tài)

Regulating the Two-Stage Accumulation Mechanism of Inactive Lithium for Practical Composite Lithium Metal Anodes. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202206834

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