索鎏敏 | 把“电池鼓包”变成寿命诊断信号——无负极锂金属软包电池的原位膨胀调控
2026-10-30

(内容来源:eScience Energy)

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1. 通过原位半定量监测,将电芯膨胀与金属锂沉积/剥离的电化学可逆性建立关联。

2. 提出可逆膨胀比Re-ratio(Sre/Smax),作为原位表征无负极锂金属电池的可逆性的描述符。

3. 构建以以上描述符指引的金属锂电池性能调控框架。


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无负极锂金属电池(anode-free lithium-metal batteries, AF-LMBs)的负极侧初始不含石墨等锂存储宿主材料。AF-LMBs有望在电芯层面实现更高的质量和体积能量密度。充电过程中,正极脱出的Li+直接在裸铜集流体表面还原并沉积为金属锂;理想情况下,这些沉积锂应在放电时被完全剥离并重新回嵌至正极。然而,锂在沉积和剥离过程中的结构与化学不稳定,会同时带来电芯持续膨胀和容量快速衰减。

库仑效率并不能总是准确反映锂金属负极的真实可逆性:当体系中存在过量锂或局部锂储库时,活性锂损失可能被暂时掩盖;而拆解后的表征只能提供负极的末期老化信息,难以在同一只电池中追踪动态演化。针对这一问题,作者将原位监测的厚度变化和压力变化,与锂形貌、锂库存损失及电化学性能联系起来,试图把“鼓包”从外观现象转化为可量化、可用于优化的寿命诊断信号。该研究以“Correlating volume expansion and cycle life in anode-free lithium-metal pouch cells”为题,发表在eScience Energy,并被选为封面论文。


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