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實現鋰離子電池的極快充電（XFC，≤15分鐘）對于電動汽車的廣泛應用勢在必行。然而，XFC會造成急劇容量衰減，限制了它的實施。為了定量闡明不可逆鋰電鍍和其他降解機制對電池容量的影響，在局部和全局（全電池）尺度上了解鋰電鍍與電池降解之間的聯系至關重要。

在此，美國SLAC國家加速器實驗室Johanna Nelson Weker與科羅拉多大學Michael F. Toney等人使用空間分辨的高能XRD研究了工業相關軟包電池中數百次XFC循環（充電速率范圍為4C~9C）后局部鋰電鍍的性質，揭示了在毫米尺度上負極不可逆鋰電鍍、非活性鋰化石墨相和正極局部充電狀態（SOC）之間的空間相關性。

在鍍鋰的區域，多余的鋰以鋰化石墨的形式被局部不可逆地捕獲，導致鋰庫存（LLI）的損失和活性負極材料的局部損失。

圖1. 通過XRD獲得的局部鍍鋰、負極和正極SOC之間的空間相關性

電池中不可逆鍍鋰的總LLI與XFC循環后電池的容量損失呈線性關系，非零偏移量源自其他寄生副反應。最后，在整體(電池)范圍內，LLI導致的是容量衰減，而不是電極退化。

這種通過原位數據采集實現的對不同電池組件的同時分析，為全面了解鋰電鍍及其在XFC條件下對電池衰減的影響提供了參考，有助于設計下一代抗電鍍的高倍率鋰離子電池，從而使電池更安全，性能更好。

圖2. 電池總容量損失、鋰庫存損失和活性材料損失之間的定量聯系

Quantification of heterogeneous, irreversible lithium plating in extreme fast charging of lithium-ion batteries, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01216A

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美國SLAC國家加速器實驗室&科羅拉多大學EES: 鍍鋰，實現量化！

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