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外星探測需要能夠在與地球不同的重力條件下工作的電化學儲能裝置。在這種背景下，鋰（Li）電池還沒有得到充分的研究，特別是在超重力（即重力>9.8 m s^-2）條件下的電池構成和循環性能。

在此，西北工業大學謝科予教授等人創造性地考慮了鋰金屬電池運行中的重力因素，并揭示了鋰金屬相應的電極行為（沉積形態、界面性質和性能）。與正常重力不同，鋰金屬電極在超重力下表現出一些新的電極行為。具體而言，形貌分析表明，超重力不僅可以抑制鋰枝晶的生長，還可以細化鋰顆粒。

在銅基底上沉積鋰金屬時，可以獲得光滑致密的鋰金屬沉積層。此外，理論和實驗結果表明，超重力增強了Li⁺與陰離子之間的締合，最終能夠形成陰離子衍生的富含無機物的 SEI。這種 SEI 在循環過程中保持機械穩定性并有效地鈍化鋰表面，從而實現長期循環穩定性。

圖1. 不同重力條件下SEI的形成機制

受益于良好的形貌和SEI，在實際應用評估中，高能Li | |NCM811軟包電池（2.5 Ah，325 Wh kg^-1）在超重力下的循環穩定性優于正常重力下的循環穩定性。即使在50G（50倍重力）條件下以2 C（400 mA g^-1）倍率穩定運行200個循環，容量仍保持 96%，而在1G（正常重力）條件下循環140次后容量保持率僅為 84%。

這項工作揭開了電池運行中考慮重力的盲點，提供了關于超重力對電池性能影響的基本見解并拓寬了電池的運行環境。同時，微重力對鋰離子電池的影響比較明確，但對于鋰金屬電池來說仍然是一個謎，由于鋰金屬電極獨特的電鍍和剝離機制，需要進一步探索其機制。

圖2. 不同重力條件下高能Li | |NCM811軟包電池的性能對比

Effect of the supergravity on the formation and cycle life of non-aqueous lithium metal batteries, Nature Communications 2022. DOI: 10.1038/s41467-021-27429-8

原創文章，作者：v-suan，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/15/20481490a1/

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西工大謝科予Nature子刊：超重力下非水系鋰金屬電池的性能研究！

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