主要观点总结
本文由米测技术中心原创，主要讨论了死锂对电池运行和安全性的影响，以及抑制死锂形成和积累的策略。文章综述了死锂的形成、挑战、抑制策略、再生电极材料等方面，并指出死锂问题对其他电池材料和系统的启示意义。文章还讨论了未来研究热点和整合再生策略和材料设计的重要性。
关键观点总结
关键观点1: 死锂对电池运行和安全性的负面影响
死锂的形成受多种因素影响，包括电解质配方、界面性质等。死锂阻碍离子扩散，增加电池电压和阻抗，缩短电池寿命，并可能导致安全隐患。
关键观点2: 死锂形成的挑战
死锂的形成涉及SEI的反复膨胀、溶解和重新形成，化学和电化学腐蚀，以及电池运行和储存过程中死锂的动态结构和化学演变等挑战。
关键观点3: 死锂的抑制策略和局限性
为减少死Li，研究者开发了多种策略，包括调节均匀Li沉积和溶解、构建稳定的SEI等。尽管取得进展，但死Li无法完全消除，需进一步开发再生策略。
关键观点4: 再生电极材料和延长电池循环时间的方法
为恢复锂离子电池容量，研究者采用热处理、电化学方案、深度放电等方法。氧化还原介体被用于转化死Li，实现容量恢复。
关键观点5: 总结和展望
电极失活是多种电池面临的挑战，死锂问题的研究和策略对其他电池材料和系统具有启示意义。需要建立先进技术揭示死锂的化学和结构演变，整合再生策略和材料设计，实现大规模生产和集成。
正文
死锂形成及其影响
在本节中，作者分析了在锂剥离过程中死锂的形成，及其对锂金属电池电化学行为和安全性的影响。死锂的形成与Li剥离不完全密切相关，受电解质配方、界面性质、Li沉积形态、电流密度等因素影响。Li剥离涉及氧化和SEI收缩，可能导致Li沉积物与电极断开，形成死Li。死Li阻碍离子扩散，增加电池电压和阻抗，缩短电池寿命。即使使用稳定电解质和抑制Li枝晶生长的措施，死Li问题仍无法完全消除。死Li还可能导致安全隐患，如Li枝晶生长、电池短路和剧烈爆炸。研究表明，死Li对电池性能和安全性有显著负面影响。因此，必须有效抑制死Li的形成，同时进一步研究其特征与电池安全性之间的定量关系，以提高锂电池的长期循环性能和安全性。
![]()
![]()
![]()
![]()
图
死锂的性质及其对电池的影响
控制死锂的挑战
作者在此仅讨论影响和限制电池寿命的主要因素，包括：SEI的反复膨胀、溶解和重新形成；化学和电化学腐蚀引起的死锂；电池运行和储存过程中死锂的动态结构和化学演变；以及固态电池中的死锂挑战。SEI溶胀和溶解源于电解质渗透其多孔有机组合物，与溶剂化能力和物理化学性质相关，导致SEI化学和纳米结构显著变化，如空间不均匀性增加和局部机械性能降低，其在电解质中的弹性模量远低于干燥状态。SEI还会遭受溶解，静止期间质量大幅损失，且多孔结构可填充大量电解质。调整SEI - 电解质相互作用及其组成可抑制溶胀和溶解。锂金属易与电解液或其分解产物发生副反应，形成扩展的SEI，导致材料劣化。电池中的锂腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀，前者导致死SEI生长和死Li₀形成，后者如电偶腐蚀、点蚀和晶间腐蚀，需进一步研究合金化对晶间腐蚀的影响。电化学腐蚀对死Li形成有明显贡献，可通过记录腐蚀电流或电位来量化。死Li的化学、结构和空间分布因SEI溶解和Li腐蚀而动态变化，对电场敏感，电场可驱动死Li的表观空间运动，其尺寸动态演变暗示了再利用的可能性。在固态电池中，Li金属与固态电解质反应形成不稳定界面，触发枝状Li生长和死Li形成，死Li也可能出现在电极和/或集电器上，失去离子接触但可能保持电子传导路径，其表征和调节复杂且难以理解，需更多关注。
![]()
![]()
![]()
![]()
图
新兴挑战引发“死锂”问题
死锂的抑制策略及其局限性
在本节中，作者讨论了致力于调节均匀Li沉积和溶解的策略，以及构建稳定的SEI以减少死Li的形成和积累。为减少死Li，研究者开发了多种策略。电化学方案通过调节截止电压、电流密度和持续时间来优化Li电镀和剥离，如高电流密度循环和小电流镀Li、大电流剥离Li可减少死Li形成。设计具有调节空间结构的有机和无机主体材料，其多孔结构可限制死Li并促使其重新连接，但需解决Li腐蚀、主体功能失活等问题。电解质和保护层的界面调节可形成稳定的SEI，促进均匀Li沉积。引入额外保护层可稳定Li和电解质界面，如银碳夹层使无阳极固态电池实现1000次循环。固溶体和重组反应可增强Li合金稳定性。物理因素如压力、磁场可调节Li沉积模式，抑制死Li形成。尽管这些策略取得进展，但死Li无法完全消除，需进一步开发再生策略。
