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第一作者：Meng Li

通訊作者：Boryann Liaw

通訊單位：美國愛達荷國家實驗室

成果速覽

本研究開發了一種新穎的非破壞性方法，用于追蹤鋰離子電池中活性鋰（Li）的剩余含量，類似于汽車發動機的油量表。通過將過渡金屬氧化物的理論容量轉換為鋰含量分析，研究人員能夠可靠地追蹤電極中的鋰含量，并揭示電池配方和測試方法對性能的影響。研究發現，與容量分析相比，鋰含量追蹤能夠揭示電極-電解液界面附近的化學計量變化。

通過追蹤從電池形成到壽命末期的四個關鍵變量，研究者使用熱力學框架對電極和電池性能進行了特征化。這種精確的鋰含量利用差異分析有望實現更精確的電池工程、評估、故障分析和風險緩解。該方法可能適用于從電池單元設計優化、制造到電池管理的各個階段，從而提高電池性能和可靠性。

圖文導讀

圖 1：展示了九個電池在形成周期中的電壓與比容量曲線，以及將這些結果轉換為等效電壓（Veq）與鋰含量（x）的關系。圖中顯示了不同電池配方和測試條件下的電池性能。

圖 2：通過GITT實驗得到的一個電池的充電-放電曲線，以及Veq與比容量的關系。圖中還展示了考慮理論容量和利用效率U后的Veq與x曲線，揭示了充電和放電過程中鋰含量的變化。

圖 3：展示了三個電池在不同Vmax充電截止電壓下循環老化的充電保持率，以及相應的Veq與x曲線的進展。這些圖表揭示了循環老化過程中電池性能的變化。

圖 4：追蹤了三個電池在循環老化過程中關鍵變量的變化，包括比容量保留、鋰含量變化、利用系數U的變化，以及鋰含量情況。

圖 5：追蹤了不同電池在循環過程中依賴于陽極提供額外鋰含量的情況，揭示了電池性能維持的關鍵因素。

亮點介紹

1. 創新性地提出了一種非破壞性的鋰含量追蹤方法，為電池狀態評估提供了新的視角。

2. 通過鋰含量追蹤，能夠更準確地分析電池性能和壽命的影響因素，有助于電池設計的優化。

3. 研究結果表明，鋰含量追蹤方法能夠提高電池工程的精確性和可靠性，有助于提升電池性能。

4. 該方法可廣泛應用于電池單元的設計優化、制造和電池管理，具有重要的實際應用價值。

文獻信息

標題：Lithium inventory tracking as a non-destructive battery evaluation and monitoring method

期刊：Nature Energy

原創文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/04/17/0e36ad1252/

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Nature Energy：鋰電池狀態精準監測：非破壞性鋰含量追蹤技術！

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