鋰(Li)金屬電池具有高能量密度，外界壓力下導(dǎo)致的體積變化和電池膨脹會(huì)帶來安全性挑戰(zhàn)。但在大尺寸軟包電池中，外部壓力與鋰離子電鍍行為之間的相互作用尚不明確。

美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室肖婕、劉俊團(tuán)隊(duì)深入研究了外部施加壓力對(duì)350 Wh kg^?1軟包電池中電鍍和剝離鋰的影響。研究者采用混合設(shè)計(jì)，系統(tǒng)研究了壓力與鋰金屬電鍍過程之間的基本關(guān)系，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)耐獠繅毫梢燥@著減少軟包電池膨脹，同時(shí)能夠提高鋰金屬電池性能。

圖1 在不同初始外部壓力下（a, d, g—110kPa；b, e, h—179kPa；c, f, i—248?kPa），對(duì)3個(gè)350wh kg^?1?Li/NMC622袋狀電池(2Ah)進(jìn)行原位壓力監(jiān)測(cè)

圖2?鋰/NMC622軟包電池不同階段的鋰?yán)?/span>

圖3 不同初始?jí)毫ο麓罅垦h(huán)前后的鋰金屬袋狀電池

圖4 350wh kg^?1?Li/NMC622袋狀電池(2Ah)原型電池在循環(huán)過程中的表面壓力分布映射及其與循環(huán)后鋰金屬形態(tài)的相關(guān)性

圖5 電鍍過程中Li⁺繞道行為的實(shí)驗(yàn)與理論研究

團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)兩階段循環(huán)過程，顯示控制袋電池膨脹小于10%，可與最先進(jìn)的鋰離子電池相媲美。

本文彌補(bǔ)了大尺寸軟包電池中外部壓力與鋰離子電鍍行為之間的相互作用研究的空白。

在循環(huán)過程中軟包電池表面的壓力分布圖揭示了在陽(yáng)極側(cè)的中心區(qū)域優(yōu)先鍍上Li⁺以及電鍍過程中Li⁺復(fù)雜的迂回行為的規(guī)律，為后續(xù)解決不均勻的Li電鍍和提高Li金屬電池技術(shù)提供了真實(shí)有效且極具價(jià)值的參考意義。