如何获得可重复的电池性能?这可能对于每一个电池研究者都是一个头大的问题,一个小因素的改变可能就会对电池性能产生巨大的影响。西北太平洋国家实验室JieXiao博士的这篇Joule给我们提供了解决该问题的方案,尽管是针对锂离子电池的,但是可以拓展于其他电池体系中。电池材料的评估通常从锂金属作为负极开始,这样便于了解新材料的可用容量。然而,在评价与锂金属耦合的新材料的循环稳定性时存在一些问题。首先,电池的电化学性能是由最坏的电极决定的,假设电解液是相容的并且总是足够的。如果电极材料与锂负极耦合真的是“差”的性能,锂金属电池从第一个周期开始肯定会很差。然而,如果正极材料是好的,随着循环进行,由于固体电解质界面相(SEI)的积累,这大大增加了电池阻抗,导致电池加速降解,使得很难确定锂负极或者正极是电池失效的主要原因。现在人们逐渐认识到,为了开发高能锂离子电池,电极的负载质量需要适当高,孔隙率需要控制,以满足电池级的能量目标。当一个高质量负载的电极与锂金属结合时,锂的深度剥离和沉积会导致电池在仅仅几十次甚至几次循环后很快降解,这取决于正极载量和电解质用量。此外,当Li金属被用来评估其他电极材料时,观察到的倍率性能几乎与实际锂离子电池中被评估的材料无关,因为Li金属现在是这些电池中倍率最差的电极,并决定了观察到的性能。
石墨基全电池是有效评估电极材料的良好平台。石墨经历最小体积膨胀的插层反应,并在其表面形成稳定的SEI,允许Li+可逆地进出其层状结构。然而,到目前为止,对制造具有与工业适应性相关参数的可靠扣式全电池的程序
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