精確測定金屬鋰負(fù)極和金屬鋰電池的庫倫效率研究

【引言】

金屬鋰電池有望成為未來能量儲存領(lǐng)域的新星，但是諸如嵌鋰-脫鋰過程中的庫倫效率限制和鋰枝晶生長的安全性問題是其面臨的主要挑戰(zhàn)。

為了構(gòu)建高性能的金屬鋰電池，精確測量鋰的庫倫效率是預(yù)測循環(huán)壽命的關(guān)鍵問題之一。當(dāng)庫倫效率接近100%的時(shí)候，盡管是0.1%的增量也會導(dǎo)致金屬鋰電池循環(huán)壽命顯著的變化。然而，測量鋰的庫倫效率是受許多因素和測試方法影響的。比如，在鋰樣品的制備、轉(zhuǎn)移和分析過程中，要盡量謹(jǐn)慎地避免暴露在空氣中。

【成果簡介】

近日，來自西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室的張基廣博士在著名期刊Advanced Energy Materials上發(fā)表題為”Accurate Determination of Coulombic Efficiency for Lithium metal Anodes and Lithium metal Batteries”的文章。該文章研究了影響金屬鋰庫倫效率測試的各種因素，并提出了一種精確測量金屬鋰庫倫效率的方法。改進(jìn)的測試庫倫效率的可靠方法可作為標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)從而為其他研究者提供借鑒，并幫助其減小不同研究組之間測試庫倫效率的誤差。該庫倫效率測試值可由此計(jì)算得到，并用于循環(huán)過程中鋰消耗量的的定量化和金屬鋰電池循環(huán)壽命的估算。

【圖文導(dǎo)讀】

圖一方法1測試Li||Cu電池的電化學(xué)性能。

a) 使用方法1測試的Li||Cu電池循環(huán)示意圖；

b) 恒電流測試

c) 電壓隨時(shí)間變化的變化曲線

d) 計(jì)算的庫倫效率與循環(huán)次數(shù)的變化曲線。

圖二方法2測試Li||Cu電池的電化學(xué)性能。

a) 使用方法2測試的Li||Cu電池循環(huán)示意圖；

b) 恒電流測試

c) 電壓隨時(shí)間變化的變化曲線

圖三方法3測試Li||Cu電池的電化學(xué)性能。

a) 使用方法3測試的Li||Cu電池循環(huán)示意圖；

b) 恒電流測試

c) 電壓隨時(shí)間變化的變化曲線

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