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可充電鋰金屬電池（LMB）作為下一代儲能技術受到廣泛關注。在LMB中通常會觀察到容量突然下降，這歸因于多種原因。然而，確切的原因尚未確定。這里有幾個基本科學問題：首先，如何確定平衡正極和與電解質的界面反應所需的鋰量？其次，什么從根本上決定了平衡的界面反應？最后，能否設計一個平衡的電池來補償連續的鋰損失并最大限度地減少循環過程中SEI層的積累？

美國華盛頓大學Jie Xiao、Jun Liu教授等人研究了Li?||?LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂軟包電池的降解機制，并提出了鋰厚度、電解質消耗和固體電解質界面層結構演變之間的基本聯系。

圖1 四種350 Wh kg^-1軟包電池

在兼容電解質中調整負極與正極容量比時，會發現不同的電池失效過程。出現了 1:1的最佳負極與正極容量比，因為它很好地平衡了鋰消耗率、電解質消耗和固體電解質界面結構，從而減緩了電池極化的增加并延長了循環壽命。與傳統觀點相反，通過在平衡電池中使用超薄鋰 (20 μm) 觀察到長循環壽命。原型350 Wh kg^-1軟包電池 (2.0 Ah) 實現了超過600次長穩定循環，容量保持率為76%，而沒有電池突然失效。

圖2 在四種軟包電池中循環前后鋰金屬負極的循環后表征。

圖3 退化機制和電池容量衰減模型的示意圖

Balancing interfacial reactions to achieve long cycle life in high-energy lithium metal batteries. Nature Energy. 2021. DOI: 10.1038/s41560-021-00852-3

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?Nature Energy: 平衡界面反應以實現高能鋰金屬電池的長循環壽命

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