西工大谢科予Nature子刊：超重力下非水系锂金属电池的性能研究！

外星探测需要能够在与地球不同的重力条件下工作的电化学储能装置。在这种背景下，锂（Li）电池还没有得到充分的研究，特别是在超重力（即重力>9.8 m s^-2）条件下的电池构成和循环性能。

在此，西北工业大学谢科予教授等人创造性地考虑了锂金属电池运行中的重力因素，并揭示了锂金属相应的电极行为（沉积形态、界面性质和性能）。与正常重力不同，锂金属电极在超重力下表现出一些新的电极行为。具体而言，形貌分析表明，超重力不仅可以抑制锂枝晶的生长，还可以细化锂颗粒。

在铜基底上沉积锂金属时，可以获得光滑致密的锂金属沉积层。此外，理论和实验结果表明，超重力增强了Li⁺与阴离子之间的缔合，最终能够形成阴离子衍生的富含无机物的 SEI。这种 SEI 在循环过程中保持机械稳定性并有效地钝化锂表面，从而实现长期循环稳定性。

图1. 不同重力条件下SEI的形成机制

受益于良好的形貌和SEI，在实际应用评估中，高能Li | |NCM811软包电池（2.5 Ah，325 Wh kg^-1）在超重力下的循环稳定性优于正常重力下的循环稳定性。即使在50G（50倍重力）条件下以2 C（400 mA g^-1）倍率稳定运行200个循环，容量仍保持 96%，而在1G（正常重力）条件下循环140次后容量保持率仅为 84%。

这项工作揭开了电池运行中考虑重力的盲点，提供了关于超重力对电池性能影响的基本见解并拓宽了电池的运行环境。同时，微重力对锂离子电池的影响比较明确，但对于锂金属电池来说仍然是一个谜，由于锂金属电极独特的电镀和剥离机制，需要进一步探索其机制。

图2. 不同重力条件下高能Li | |NCM811软包电池的性能对比

Effect of the supergravity on the formation and cycle life of non-aqueous lithium metal batteries, Nature Communications 2022. DOI: 10.1038/s41467-021-27429-8

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西工大谢科予Nature子刊：超重力下非水系锂金属电池的性能研究！

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