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對于鋰硫電池的商業化，軟包電池水平的研究至關重要，因為一些在較小級別可以被忽略或被認為最小化的問題可能會對軟包電池的性能產生更大的影響。

在此，美國愛達荷州國家實驗室Bin Li等人通過operando壓力分析，對實用鋰硫（Li-S）軟包電池的失效機理進行了深入的研究，并提出了改善Li-S電池性能的方法。

研究表明，正極/隔膜的高度多孔結構和電解液通過正極/隔膜的緩慢擴散都會導致初始潤濕性差。此外，鋰金屬負極在整個軟包電池的厚度變化中占主導地位，這通過原位測量的壓力變化得到證實。

圖1. 不良潤濕機制的示意圖

因此，作者提出并驗證了一種將歸一化壓力與dp/dv分析相結合的實時方法，以診斷鋰金屬負極的形態演變。此外，正極的施加壓力和孔隙率/曲率比（ε/τ）都被認為是影響負極性能的獨立因素。除了穩定負極之外，在外部施加高堆棧壓力被證明可以改善正極連接性并避免循環過程中正極開裂，這提高了開發具有高硫質量負載正極的可能性。

這項工作提供了對Li-S軟包電池設計（例如正極和隔膜）的見解，并突出了通過施加和監測壓力且將該壓力操作系統應用于Li-S電池，對于改善電池的循環性能、提高能量密度以及安全管理都具有極大的幫助。

圖2. 軟包電池中鋰金屬負極形態作為ε/τ值和堆棧壓力的函數

Unlocking Failure Mechanisms and Improvement of Practical Li–S Pouch Cells through In Operando Pressure Study, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202103048

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AEM: Operando壓力分析揭密實用Li-S軟包電池失效機理及優化方法

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