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A. Manthiram教授Angew：解析鋰離子電池中由溫度脈沖引起的電極-電解質(zhì)界面變化

盡管人們普遍認(rèn)為工作溫度會顯著影響鋰離子電池的能量密度和循環(huán)壽命，但對環(huán)境溫度驟變對電極-電解質(zhì)界面化學(xué)性質(zhì)的影響仍缺乏足夠的了解。

圖1.?有無溫度脈沖條件下的電池性能對比

美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Arumugam Manthiram等系統(tǒng)地研究了溫度脈沖（T脈沖）對LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NMC 811)軟包全電池電化學(xué)性能的影響。值得注意的是，與靜態(tài)條件下工作的電池相比，T脈沖下的全電池始終表現(xiàn)出加速的容量衰減。

作者利用高化學(xué)和空間分辨率進(jìn)行的先進(jìn)表征揭示出T脈沖會迅速導(dǎo)致CEI結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)惡化，并可能由于CEI體積和溶解度發(fā)生更顯著的變化而使正極與電解液發(fā)生更多寄生副反應(yīng)，而在短期循環(huán)（例如200次循環(huán)）期間，T脈沖對SEI的影響相對較小。

圖2.?短循環(huán)后CEI的表征

同時，由于對正極的保護(hù)不足，正極電解液的副反應(yīng)在經(jīng)歷過T脈沖的正極中發(fā)生得更為劇烈。更嚴(yán)重的是，經(jīng)過T脈沖的電池在隨后的長期循環(huán)（如800次循環(huán)）后，過渡金屬沉積、電解液還原產(chǎn)物和”死”鋰物種會逐漸積累在石墨負(fù)極上。

這項工作的結(jié)果表明，保持相對穩(wěn)定的工作環(huán)境對汽車電池非常重要。該研究采用的模擬方法可應(yīng)用于其他電池系統(tǒng)，并促進(jìn)對固態(tài)電解質(zhì)、鋰金屬負(fù)極、硅負(fù)極和硫正極等不同組件的溫度影響的探索。

圖3. 短循環(huán)后SEI的表征

Irreparable interphase chemistry degradation induced by temperature pulse in lithium-ion batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202313437

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A. Manthiram教授Angew：解析鋰離子電池中由溫度脈沖引起的電極-電解質(zhì)界面變化

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