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?北理AEM：通過封裝策略控制結構脆弱性實現耐用的鋰金屬參比電極

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?北理AEM：通過封裝策略控制結構脆弱性實現耐用的鋰金屬參比電極
作為一種有效的解耦和量化工具，參比電極（REs）被廣泛用于高性能和高安全性鋰（Li）電池的開發(fā)。然而，鑒于多場相互作用的復雜性，在實際電池系統(tǒng)中構建耐用的參比電極仍具有挑戰(zhàn)性。
?北理AEM：通過封裝策略控制結構脆弱性實現耐用的鋰金屬參比電極
在此，北京理工大學黃佳琦、閆崇等人確定了工作電池中金屬鋰REs的兩階段失效機制，其中包括空間再分布行為導致的活性材料損失期和基于混合勢理論的加速失效期，兩者均極大地威脅了REs的動態(tài)使用壽命。
此外，作者還提出了有針對性的封裝策略，以控制鋰金屬REs的結構脆弱性問題。與未改性的REs相比，作者通過設計模型實驗，驗證了封裝REs在動力學上減輕通過它的再分布電流的可行性。得益于結構穩(wěn)定性的提高，封裝的REs在循環(huán)過程中使1 Ah軟包電池的壽命延長了兩倍。
?北理AEM：通過封裝策略控制結構脆弱性實現耐用的鋰金屬參比電極
圖1. 利用專門設計的模型系統(tǒng)對空間再分布行為進行研究
總之，該工作揭示了鋰電池工作REs的兩階段失效機理，為鋰電池研究中延長鋰金屬REs使用壽命提供了有效策略。結合精細的REs設置和SEM表征，作者發(fā)現鋰金屬REs在離子流場中由于空間重分布現象而被忽視的結構脆弱性嚴重破壞了鋰金屬REs的動態(tài)壽命。
此外，作者通過詳細的模型實驗從動力學角度證實了所提出的封裝策略對RE-IN重分布電流的抑制作用。通過有效地控制鋰金屬材料的結構易損性，使包覆的鋰金屬材料的壽命比裸鋰金屬材料的壽命延長了一倍。因此，本研究揭示了鋰金屬電池在實際應用中存在的致命結構脆弱性問題，并為鋰電池的耐用性提供了新的設計，從而對電池的前景有了更深入的了解。
?北理AEM：通過封裝策略控制結構脆弱性實現耐用的鋰金屬參比電極
圖2. 使用不同REs的三電極NCM811||石墨+5%SixO軟包電池的性能以及鋰金屬REs的失效/工作機制圖解
Structural Vulnerability Control by Encapsulation Strategy toward Durable Lithium Metal Reference Electrodes,?Advanced Energy Materials?2024 DOI: 10.1002/aenm.202304502

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