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原位电化学原子力显微镜在纳米尺度下探索锂金属电池性能下降原因
2026年05月14日 17:12:10
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：1498
近日，韩国科学技术院研究团队借助原位电化学原子力显微镜，在纳米尺度上，实现了锂沉积与剥离的完整过程的追踪工作。
电池是现代社会重要的储能设备，对于许多行业来说，是重要的“能源核心”，以至于发展到今天，电池在我们的日常生活中几乎处处可见。而在电池家族中，锂离子电池又是一位重要的成员。凭借高能量密度、轻量化、可重复充电和无记忆效应等优点，锂电池成为了现代电子设备的重要储能设备，被广泛应用。
但与此同时，锂电池在使用过程中存在较为明显的性能衰减，并且这种衰减并非线性，而是在反复充放电循环后，到某个时点出现性能快速衰减。如果你留心目前的电子设备的电池说明，就会发现上面明确的写了充电次数和计划寿命。而这种衰减情况在锂金属电池上体现的更为突出。
锂金属电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池。其核心优势在于能量密度更高，论上可达传统锂离子电池的两倍，简单来说就是同等体积下，理论容量要远高于传统锂离子电池。但是，反复充放电过程中，锂金属电池中的锂以不规则方式沉积或剥离，并形成“死锂”(与电极失去电连接的那部分锂)，从而影响电池性能。这也是为什么锂金属电池直到现在也未能实现大面积、大范围走向市场应用。
而就在近日，韩国科学技术院研究团队借助原位电化学原子力显微镜，在纳米尺度上，实现了锂沉积与剥离的完整过程的追踪工作。并在这个过程中，证实锂的反应并非在电池整个表面均匀铺展，而是选择性地在某些特定位置悄然发生。通过观察，团队发现，“死锂”产生的原因，在于锂金属电池中的锂在剥离过程中，会更容易在电池表面粗糙多孔的薄弱区域留下细小空隙，这些空隙催生了电隔离。
这次纳米尺度下的探索，证明了锂金属电池充放电过程中性能受损的具体原因以及位置，并证明了锂在最初始阶段形成的“初始形貌”，为后续研发过程中如何对锂沉积时的表面进行均匀且精准的调控提供了重要的理论基础，有望为锂金属电池寿命与稳定性提升带去重要帮助。
目前相关成果已经发表于美国化学会旗下《ACS能源快报》杂志，感兴趣的读者可以自行查阅学习。
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