防化研究院/清华大学EEM：析锂诱导石墨负极退化的新见解

石墨是锂离子电池（LIBs）的主要负极材料，然而，在快速充电或低温充电时，它仍然会受到析锂的影响，并且析锂会导致性能衰减和安全问题。

防化研究院张浩、邱景义、清华大学王莉、Qiao Hu等通过过锂化循环测试、原位XRD和滴定气相色谱法阐明了从石墨颗粒中析锂的机制。

图1. 石墨|锂半电池在室温下的电化学性能

作者观察到石墨嵌入化合物（GIC例如LiC₁₂和LiC₆）逐渐变得不活跃，并被死锂或副反应沉积物包裹，当锂金属初始成核后，析锂的过电位降低，并且嵌入的锂离子无法从GIC中脱出，这种退化将加速。

这些结果会导致石墨负极中锂嵌入/脱嵌过程的快速消失。这种理解与流行的观点相矛盾，即析锂后石墨负极的退化主要是由劣质的SEI和死锂引起的锂离子嵌入受阻引起的。

防化研究院/清华大学EEM：析锂诱导石墨负极退化的新见解

图2. 石墨电极的原位XRD和SEM表征

作者进一步分别在低温和高倍率下验证了锂嵌入/脱嵌过程的消失。基于此，作者提出更高的倍率、更低的充电温度和更高的锂化速率可以加速这种降解。这项工作提供了对析锂引起的石墨负极退化的见解。

此外，作者建议通过优化电解液添加剂和循环条件，可以有效抑制析锂过程，并同时可以提高安全性。

防化研究院/清华大学EEM：析锂诱导石墨负极退化的新见解

图3. 析锂诱导石墨负极退化的新见解

New insight on graphite anode degradation induced by Li-plating. Energy Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12334

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