量化锂电镀和加速锂离子电池充电的简单技术

锂离子电池(LiB)由于其高能量密度和性能，是最广泛的可充电电池技术之一。尽管具有多功能性和优势特性，但这些电池通常需要特定的充电时间，到目前为止，加快这些充电时间具有挑战性。

造成这种情况的主要原因是，在快速充电过程中，电池的石墨阳极可能会形成镀锂层，这可能会带来安全风险。事实上，石墨阳极上的镀锂反应也可能在低温下、过度充电期间或电池故障后发生，会导致形成不可循环的锂金属和盐，从而可能点燃引起火灾或电池爆炸。

加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员最近进行了一项研究，调查降低这些风险并创造安全快速充电LiB的潜在方法。他们的论文发表在Nature Energy上，概述了一系列简单的技术，用于量化LiB内部石墨阳极上的不可逆Li镀层。

“我们展示了简单，可访问和高通量循环技术的力量，可以量化来自200多个细胞的不可逆锂电镀数据，”Zachary M. Konz，Brandan M. Wirtz及其同事在他们的论文中写道。“我们首先观察能量密度，充电速率，温度和充电状态对镀锂的影响，利用结果完善成熟的基于物理的电化学模型，并提供可解释的经验方程来预测电镀开始的电荷状态。然后，我们探索了镀锂的可逆性及其与电解质设计的联系，以防止不可逆的锂积累。

Konz和他的同事进行的实验强调了他们提出的量化Li/石墨和石墨/ NMC电池中锂电镀层的技术的价值。使用这些技术，他们能够收集有关这些类型电池的电镀过程的宝贵见解，以及可以提高其安全性并可能实现快速充电的改进。

“我们设计了一种原位量化商业相关石墨锂电镀的方法|丽妮0.5锰0.3公司0.2O2(NMC)细胞并与实验上方便的Li|石墨配置，“Konz和他的同事在他们的论文中解释说。“这里的假设和丰富的数据主要是由电池研究人员通用的设备产生的，鼓励进一步开发创新的测试方法和数据处理，以实现快速电池工程。

该研究小组最近的工作有助于正在进行的努力，旨在进一步提高LiB的安全性并加快其充电时间。到目前为止，检测这些电池阳极上的锂镀层被认为非常困难，这阻碍了快速充电LiB的创建和大规模部署。

Konz及其同事提出的镀锂检测技术可能很快就会为旨在设计更安全的快速充电LiB设计的进一步研究提供信息。此外，它们可以帮助更好地了解促进电镀的因素和过程，从而指导探索替代电池设计和化学成分的研究工作。

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