新策略是否能改善锂离子电池的循环寿命？

锂离子电池优点诸多，但它们的使用寿命较短。工程师们发现，导致锂离子电池性能衰减的重要原因之一在于，锂有时会变得不活跃。这种死锂会引发容量衰减和热失控，最终导致锂离子电池性能受损或寿命完结。techxplore.com网站当地时间四月二十二日报道，我国浙江工业大学、浙江大学和美国阿贡国家实验室的研究人员基于碘氧化还原反应，设计了一种让锂金属阳极中的非活性锂起死回生的策略。相关研究成果刊登在《自然•能源》杂志中。

固体电解质界面(SEI)是锂离子电池在前几个充电周期中，阳极上出现的一层钝化层。SEI对确保电池效率、稳定性和安全性起着至关重要的用途。在传统石墨阳极锂离子电池中，SEI通常由LiF、Li2CO3、烷基碳酸酯等物质构成。最近的研究表明，在锂金属阳极电池中，SEI重要由Li2O组成。在这类电池中，锂镀层体积的变化会对Li2O基SEI的机械完整性和钝化用途出现不利影响。这反过来又促成了死锂的形成。

此前，其他研究人员曾提出过多种提高锂金属阳极电池性能的方法。例如，使用人工SEI结构或加入SEI调节的电解质添加剂(六氟磷酸铯或碳酸氟乙烯)。然而，他们发现锂镀层的体积变化会导致SEI破裂，将锂暴露在电解液中，导致形成新的SEI。随着时间推移，这种持续的SEI损坏和修复过程会损害电池性能。

在新策略中，研究人员希望量化在锂金属阳极上形成的SEI中的Li2O含量。此外，他们还研究了钝化SEI在电隔离死锂形成中的用途。研究人员ChengbinJin等指出，SEI中锂的损耗和死锂碎片化是导致锂金属电池性能下降的重要原因。这一发现启发他们设计了用碘氧化还原反应恢复死锂活性的方法。研究人员在文中说：我们提出了一种基于系列碘氧化还原反应(重要涉及I3-/I-)的锂还原方法。以生物炭胶囊作为碘的载体，我们证实了I3-/I-氧化的自发特性，它能有效地恢复死锂活性，弥补锂损耗。

按照这种设计思路，Jin等用极少量的锂制备了一种完整的电池。该电池具有1000次的循环寿命以及高达99.9%的库伦效率。为了进一步评估锂离子恢复策略的有效性，研究人员将阳极与商业阴极(如LiFePO4和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)结合，构建了一种袋状电池。这种电池在寿命和效率测试中也取得了良好的结果。

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