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可充鋰離子電池（LIBs）在當(dāng)今社會(huì)無處不在，在消費(fèi)電子和電動(dòng)汽車中發(fā)揮著重要作用。因此，提高鋰離子電池的能量密度正成為一項(xiàng)具有重大意義的關(guān)鍵研究挑戰(zhàn)。鋰金屬是一種高容量的負(fù)極，但它存在著不均勻的鋰沉積、”死”鋰的形成、枝晶的生長等問題，這會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的容量衰減。

?同濟(jì)大學(xué)羅巍AFM：提高截止電壓，實(shí)現(xiàn)4.6V鋰金屬電池更好的性能

圖1 HvSE的示意

同濟(jì)大學(xué)羅巍等提出了一種使鈷酸鋰基鋰金屬電池(Li||LCO)電化學(xué)性能得到巨大改善的策略，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)證明。具體而言，這項(xiàng)工作通過簡單地將充電截止電壓（CCV）從4.1V調(diào)整到4.6V，展示了一種高電壓刺激效應(yīng)（HvSE），在更高的CCV下，更多的Li⁺會(huì)從LCO沉積到負(fù)極上，使得Li的沉積更加均勻和密集，這可以大大減少Li電極的表面積，并將SEI的形成降到最低，由此獲得了均勻、密集和無裂紋的鋰沉積。

圖2 扣式電池研究

因此，所得LCO電池的能量密度高達(dá)891 Wh kg_LCO^-1，并且217 mAh g^-1的高容量可以保持69次以上。相比之下，充電截止電壓較低的4.1V的LCO電池只能提供較低的能量密度（458 Wh kg_LCO^-1）和比容量（117 mAh g^-1），并且在35次循環(huán)后就會(huì)出現(xiàn)”容量跳水”。此外，這種HvSE也適用于運(yùn)行軟包電池，其在較高的充電截止電壓下，產(chǎn)生了大于20%的容量和循環(huán)性能的改善。

圖3 軟包電池研究

High-Voltage Stimulation Effect on Lithium Deposition for 4.6 V-Class Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302203

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