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由于電解液與鋰負極的不可控副反應，將市售的碳酸酯基電解液應用于鋰金屬電池（LMB）是一個挑戰。

ACS Energy Letters：施加外部壓力，實現高能量密度長壽命鋰金屬電池！

圖1 通過調節外部壓力獲得的沉積鋰的形態和CE

漢陽大學Chong Seung Yoon、Yang-Kook Sun等提出了一種實用的基于碳酸酯電解液的LMB，它具有高容量和長循環壽命。研究顯示，通過施加1200千帕的外部壓力，在4 mA cm^?2的高電流密度下獲得了完全致密的鋰金屬沉積，CE值高達98.8%。此外，為防止電池在施加高壓的情況下出現短路和隨后的過早失效，傳統的PE隔膜必須用涂層隔膜代替。

另外，作者還研究了富鎳層狀正極深度充電期間觀察到的壓應力對晶間微裂的影響，對循環的NCM90正極的分析表明，壓應力可以減輕裂紋的形成和擴展，從而為抑制固有的微裂紋和提高富鎳層狀正極的循環穩定性提供了一個迄今為止尚未探索的選擇。

圖2 由于施加外部壓力，LMB的循環性能得到改善

一個由八個具有LiF涂層的核殼梯度（F-CSG）NCM90正極組成的堆疊式LMB證明了具有長壽命高能量密度LMB的實際可行性，該正極層的負載水平為22 mg cm^-2，E/C比為2.8 μL mAh^-1，采用了勃姆石涂層隔膜，并在1200千帕的壓力下進行了壓縮。結果，堆疊式電池在0.1和0.5C的條件下分別提供了5.1 mAh cm^-2（230.5 mAh g^-1）和4.9 mAh cm^-2（221 mAh g^-1）的高面容量。當在0.2C充電和0.5C的放電條件下進行循環時，該電池在200次循環后表現出89.0%的容量保留。

此外，具有相同規格但由兩個正極層組成的電池在1.0 C放電/0.1 C充電下循環時，它表現出更高的循環穩定性（在500次循環后為82.0%）。據所知，所提出的具有高面容量（4.5 mAh cm^-2）的疊層電池的循環性能是迄今為止采用碳酸酯電解液的LMB的最佳結果。此外，這項研究表明有可能通過電池壓縮提高鋰離子電池的能量密度和壽命。

圖3 基于碳酸酯電解液的LMB與富鎳正極相結合的循環性能

High-Energy-Density, Long-Life Li-Metal Batteries via Application of External Pressure. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00910

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