Angew：EPR探究锂离子电池石墨负极的锂沉积与嵌入

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Angew：EPR探究锂离子电池石墨负极的锂沉积与嵌入
石墨负极上的镀锂是锂离子电池（LIB）快速充电的主要障碍，此外还会造成严重的容量衰减和安全问题。
英国曼彻斯特大学Robert A.W. Dryfe等人采用原位电子顺磁共振（EPR）电化学方法研究了石墨负极在充电过程中的混合锂化/沉积行为。
Angew：EPR探究锂离子电池石墨负极的锂沉积与嵌入
EPR光谱质量因子、自旋密度和EPR光谱变化分别反映了石墨的导电性、锂化程度和沉积过程。研究结果表明，锂金属沉积到石墨负极上不需要经典的“过度充电”（通常≤0 V相对于Li+/Li）：当扫描速率降低到0.04 mV s-1时，Li沉积开始于约+0.04 V (vs. Li+/Li)。
Angew：EPR探究锂离子电池石墨负极的锂沉积与嵌入
图1 含和不含VC添加剂的石墨负极锂化/脱锂过程中MnO参照样品的相对强度
此外，循环过程中的EPR结果突出了碳酸亚乙烯酯 (VC) 添加剂对锂沉积的抑制，这归因于机械柔性和聚合物SEI层具有更高的离子电导率。最后，对于高倍率循环，作者建议将石墨负极的安全截止电位限制为+0.05 V，并通过长时间循环的EPR响应证实了这一点。
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图2 石墨负极的原位EPR表征
Resolution of Li deposition vs intercalation of graphite anodes in lithium ion batteries – an in situ electron paramagnetic resonance study. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202106178

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