专栏名称: 研之成理
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宁德时代,Nature Nanotechnology!

研之成理  · 公众号  · 科研  · 2025-06-01 21:07

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cSEI ),在长期循环中保持结构完整性(图 1a );而锂金属在剥离 / 沉积过程中的剧烈体积变化会导致表面 cSEI 不断破裂重组(图 1b ),造成残余 SEI rSEI )的持续积累(图 1c,d )。这种差异使得石墨 ||NMC811 电池在长期循环中呈现容量衰减减缓的特性,而 Cu||NMC811 电池则因持续不可逆锂损耗( LLI )导致容量急剧下降(图 1e )。因此,锂离子电池电解液开发主要聚焦于能分解形成表面钝化 SEI 的添加剂,而 LMBs 的理想非水电解质需兼具高正极稳定性(抑制 cSEI 形成)和充足的 SEI 组分供给能力(维持长期循环中的 SEI 修复)。

2. 本研究通过系统量化电极 | 电解质界面反应,揭示了 LMBs 循环过程中电解液消耗与 LLI 的演变规律及其反应路径。研究发现,双氟磺酰亚胺锂( LiFSI )分解引发的放电过程锂离子耗竭是容量衰减的主因。基于此,本文开发了一种含低分子量稀释剂且具有高 LiFSI 质量分数的定制电解液,使 Li||NMC811 单层软包电池在贫电解液条件下实现了有效的长循环性能。该设计通过平衡动态粘度与体相离子电导率,将 LiFSI 含量最大化,为解决界面反应导致的离子枯竭问题提供了新思路。


2|Cu||NMC811 电池循环过程中各化学组分的消耗定量分析

要点:
1. 2a 展示了不同循环周期下的锂容量分布情况(通过 T-DEMS 得出)。灰色虚线显示 Cu||NMC811 电池在保持 20 个循环相对稳定后(充放电条件: 0.2C/28mA 充电, 1C/140mA 放电),放电容量逐渐下降。这是由于首循环后在铜电极表面形成的锂储备补偿了不可逆锂损耗( LLI )(图 2b,c )。深度放电容量呈现先降后升趋势(图 2b ),表明负极活性锂持续消耗且锂剥离动力学恶化。

2. 通过 T-DEMS 定量测定了导致 " 死锂 " LiH Li 2 CO 3 形成的活性锂损耗(以等效锂容量表示,图 2c )。本文假设所有电解液分解产物均累积为 rSEI ,该假设在后续章节中得到验证。图 2b-d 显示负极活性锂主要通过形成 rSEI 而非 " 死锂 " 被消耗。通过傅里叶变换红外光谱( FT-IR )、冷冻透射电镜( cryo-TEM )、冷冻扫描透射电镜( cryo-STEM )和电子能量损失谱( EELS )检测到 rSEI 中的






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