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Nature Energy：鋰電池狀態(tài)精準(zhǔn)監(jiān)測：非破壞性鋰含量追蹤技術(shù)！

第一作者：Meng Li

通訊作者：Boryann Liaw

通訊單位：美國愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室

成果速覽

本研究開發(fā)了一種新穎的非破壞性方法，用于追蹤鋰離子電池中活性鋰（Li）的剩余含量，類似于汽車發(fā)動機(jī)的油量表。通過將過渡金屬氧化物的理論容量轉(zhuǎn)換為鋰含量分析，研究人員能夠可靠地追蹤電極中的鋰含量，并揭示電池配方和測試方法對性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，與容量分析相比，鋰含量追蹤能夠揭示電極-電解液界面附近的化學(xué)計量變化。

通過追蹤從電池形成到壽命末期的四個關(guān)鍵變量，研究者使用熱力學(xué)框架對電極和電池性能進(jìn)行了特征化。這種精確的鋰含量利用差異分析有望實(shí)現(xiàn)更精確的電池工程、評估、故障分析和風(fēng)險緩解。該方法可能適用于從電池單元設(shè)計優(yōu)化、制造到電池管理的各個階段，從而提高電池性能和可靠性。

圖文導(dǎo)讀

圖 1：展示了九個電池在形成周期中的電壓與比容量曲線，以及將這些結(jié)果轉(zhuǎn)換為等效電壓（Veq）與鋰含量（x）的關(guān)系。圖中顯示了不同電池配方和測試條件下的電池性能。

圖 2：通過GITT實(shí)驗(yàn)得到的一個電池的充電-放電曲線，以及Veq與比容量的關(guān)系。圖中還展示了考慮理論容量和利用效率U后的Veq與x曲線，揭示了充電和放電過程中鋰含量的變化。

圖 3：展示了三個電池在不同Vmax充電截止電壓下循環(huán)老化的充電保持率，以及相應(yīng)的Veq與x曲線的進(jìn)展。這些圖表揭示了循環(huán)老化過程中電池性能的變化。

圖 4：追蹤了三個電池在循環(huán)老化過程中關(guān)鍵變量的變化，包括比容量保留、鋰含量變化、利用系數(shù)U的變化，以及鋰含量情況。

圖 5：追蹤了不同電池在循環(huán)過程中依賴于陽極提供額外鋰含量的情況，揭示了電池性能維持的關(guān)鍵因素。

亮點(diǎn)介紹

1. 創(chuàng)新性地提出了一種非破壞性的鋰含量追蹤方法，為電池狀態(tài)評估提供了新的視角。

2. 通過鋰含量追蹤，能夠更準(zhǔn)確地分析電池性能和壽命的影響因素，有助于電池設(shè)計的優(yōu)化。

3. 研究結(jié)果表明，鋰含量追蹤方法能夠提高電池工程的精確性和可靠性，有助于提升電池性能。

4. 該方法可廣泛應(yīng)用于電池單元的設(shè)計優(yōu)化、制造和電池管理，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Lithium inventory tracking as a non-destructive battery evaluation and monitoring method

期刊：Nature Energy

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