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鋰金屬負極對于高能量密度的電池至關重要，但對其安全性的擔憂仍然存在。

圖1 樣品制備和實驗過程的示意圖

加州大學圣地亞哥分校孟穎、芝加哥大學Wurigumula Bao等采用差示掃描量熱法（DSC）和原位傅里葉變換紅外光譜法（FTIR）來定量分析鋰金屬的反應性，同時鋰化石墨（Li-Gr）和鋰化硅（Li-Si）也進行了比較。

研究發現，所有的電池成分，如電解液成分、鋰形態、非活性鋰積累的控制和正極穩定性，在調節沉積鋰的反應性方面均起著至關重要的作用。有了致密的形態和新的電解液，沉積鋰在電池中的反應性可以急劇抑制到與Li-Gr和Li-Si負極一樣的水平。

圖2 DSC研究及鋰沉積形態

因此，在致密的形態下沉積鋰，使其表面積最小化，并利用熱穩定的電解液來實現鋰金屬電池的安全運行是至關重要的。此外，當使用鋰金屬負極時，來自正極熱分解的串擾影響可能造成安全隱患。通過改用熱穩定性更強的正極材料，如LFP和LNMO，鋰金屬全電池的熱穩定性可以得到很大程度的改善。

此外，電解質鹽的分解也必須得到嚴格控制。最后，循環次數和電池環境會加劇鋰金屬的反應性。重要的是要控制不活躍的鋰和鋰形態的積累，即使在延長的循環之后。通過優化這些因素，鋰金屬全電池在400℃以下沒有表現出明顯的熱反應。該工作中發現的控制鋰金屬反應性的關鍵參數可以應用于未來實用鋰金屬全電池的金鋰金屬負極研究。

圖3 控制鋰金屬電池反應性的關鍵參數

Key Parameters in Determining the Reactivity of Lithium Metal Battery. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01001

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孟穎ACS Energy Letters：確定鋰金屬電池反應性的關鍵參數

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