软包锂金属电池（LMB）固有的一个关键问题是电池肿胀，这对于常规小规模的纽扣电池通常不是问题。但在实际应用中，需要仔细考虑许多因素，如特定的高能量、严格的重量控制、循环稳定性、安全性、成本、环境控制等。最重要的是需要限制和优化电池内的成分和含量，以达到所需能量的同时使重量最小化。此外，由于软包电池的电池容量（安培小时）与纽扣电池（毫安小时）相比要大得多，因此电池组件中的任何微小缺陷都会在软包电池中放大，导致许多和结果不一致的不可预测的问题。因此，延长循环寿命并理解实际软包电池配置中的主要降解机制成为重中之重。
目前关于锂金属负极长循环行为的报道仍很少，高能锂金属电池的降解机制仍不清楚。鉴于此，西北太平洋国家实验室刘俊和Jie Xiao团队通过集成Li金属负极、LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2正极和兼容的电解质，开发出300 Wh kg-1（1.0 Ah）的软包电池，并使用该软包电池来研究在循环期间与电池性能衰退相关的Li金属负极的结构演变。研究者发现，由于优化的电池设计，兼容的电解质和应用小而均匀的外部压力，该软包电池的肿胀效应大大减少，经历200次循环后容量保持率为86％，能量保持率为83％。其中，在最初的50个循环中，扁平的Li箔转变成大的Li颗粒，缠绕在固体电解质中间相中，这导致负极快速的体积肿胀（电池增厚48％）。随着循环的继续，外部压力有助于Li负极与Li颗粒之间保持良好的接触，这确保了离子和电子的导电渗透途径，继而使电化学反应能够继续发生。因此，固体Li颗粒发展成多孔结构，其在随后的150个循环中表现出显著减小的电池肿胀(19％)。
Chaojiang Niu, Hongkyung Lee , Shuru Chen , Qiuyan Li , Jason Du, Wu Xu ,
Ji-Guang Zhang , M. Stanley Whittingham , Jie Xiao, Jun Liu , High-energy lithium metal pouch cells with limited anode swelling and long stable cycles. Nature energy, 2019.
DOI: 10.1038/s41560-019-0390-6
