近日，我院杨勇教授课题组在锂离子电池石墨负极析锂机理研究中取得重要进展。相关成果以“Unveiling the Onset, Evolution, and Kinetic Factors Associated with Lithium Plating on Graphite Electrodes in Lithium-ion Batteries”为题发表在 Advanced Energy Materials（DOI: 10.1002/aenm.202502728）。
随着消费电子与电动汽车对快充性能需求的不断提升，锂离子电池在高倍率充电过程中石墨负极的析锂行为成为制约其性能与安全的核心挑战。析锂不仅导致快速的容量衰减，还可能引发内短路等严重安全隐患。已有研究指出，石墨负极的锂化不均匀性是诱发析锂的主要原因。然而，由于析锂的暂态特性，传统表征手段难以实时捕捉析锂的起始与演化过程，并且界面转移动力学对其作用机制也尚不明确，制约了析锂抑制策略的进一步发展。
基于此，课题组利用自主设计的高灵敏度原位核磁共振技术，实现了在全电池条件下对石墨负极表面金属锂信号的实时定量跟踪，并结合原位X射线衍射与有限元模拟，系统揭示了石墨锂化均匀性与析锂起始之间的定量关联关系。研究表明，LiC6形成的起始荷电状态（SoC）与析锂起始SoC存在同步偏移关系，且两者均随充电倍率升高而提前，因此作者提出了以LiC6形成起始点作为预测析锂发生的潜在指标。此外，该工作明确了界面转移动力学在改善锂化均匀性和抑制析锂中的关键作用，并提出了通过优化电解液界面化学（如引入VC、FEC添加剂）及改善颗粒粒径分布均一性两种可行策略来抑制石墨负极快充过程中析锂的形成。该研究为快充条件下石墨负极析锂的机理理解和抑制策略提供了重要实验与理论依据。
该项研究工作在杨勇教授的指导下完成，2021级博士生林鸿昕与2020级博士生胡泳钢为共同第一作者。该论文得到国家重点研发计划（2021YFB2401800）与表界面化学全国重点实验室的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202502728
