可充锂离子电池通常会在电化学循环过程中出现容量的逐渐下降,这将会进一步导致电池能量密度和功率密度的损失。对于负极材料来说,其容量损失主要是由生成固态电解质界面(SEI)和体积膨胀效应导致的。而对于正极材料来说,其容量损失则常常来源于结构变化和金属离子的溶解。最近,瑞典乌普萨拉大学David Rehnlund等对锂电池中一种不常见的容量损失机制-锂扩散机制进行了概括总结。
文章要点
1)本综述的目的是基于已发表的实验数据和提出的陷阱(Li-trapping)模型,评估扩散控制的锂陷阱效应的实验证据。此外,作者还将锂陷阱的影响与其他已知会导致容量损失的现象进行了比较。
2)作者在文中对“锂陷阱”这一名词进行了解释,其主要指将Li以Li原子(在合金形成材料中)或Li离子(在插层电极材料中)的形式固定在电极材料中。文章的重点是评估表明存在扩散控制的锂陷阱效应的实验数据,以及讨论防止此类锂陷阱的趋势、挑战和未来研究方向。
3)作者指出,由于扩散控制的Li陷阱会导致显著的容量损失,因此研究这种陷阱效应对不同电极材料的影响非常重要,此类研究最好使用含锂金属电极的半电池进行。
参考文献
David Rehnlund et al, Lithium-diffusion induced Capacity Losses in Lithium-Based Batteries, Advanced Materials, 2022
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202108827?af=R