近日，我院杨勇教授、金艳婷副教授等人在锂离子电池石墨负极析锂老化过程的研究中取得重要进展。相关成果以“Long-Term Operando Quantification of Li Plating on Graphite Anodes”为题发表于Journal of the American Chemical Society（DOI: 10.1021/jacs.5c12037）。
随着消费电子与电动汽车对快充性能需求的提升，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关键问题。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。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。长循环过程中析锂的演化更是长期研究中的认知空白。
基于此，研究团队利用自主设计高灵敏度可变温原位电化学固态7Li核磁共振（NMR）技术，实现了对磷酸铁锂/石墨全电池在长循环中金属锂析出溶出的实时定量表征，包括其起始点、析出量与其可逆性。结合库仑效率（CE）分析，研究团队发现循环过程中析锂演化呈现出“三阶段”特征： 随着循环次数增加析锂量会先减少，后增加，再平稳下降。当新增析锂量出现突增、且累积死锂不断加剧时，CE会同步明显下降，表明析锂会诱发显著的电解液分解与SEI增长，从而加速电池容量衰减。
为探究界面化学的作用机制，研究团队分别选用 VC 与 LiDFOB 作为添加剂，以构筑富有机和富无机组成的SEI。结果表明，VC 在整个循环过程中均能有效抑制析锂与死锂的形成；相比之下，LiDFOB 虽能在初期延缓析锂，但其进一步分解生成的 LiBF4会引发界面快速恶化，进而导致析锂的突然加剧。
值得注意的是，提高温度能够增强析锂的可逆性、减少死锂累积，但同时也会加速 SEI的生长，从而缩短循环寿命。本研究系统阐明了电解液界面化学与温度对石墨负极析锂行为的协同调控机制，并为电解液添加剂设计及热管理策略以减轻快充条件下的析锂风险提供了重要参考。
该项研究工作在杨勇教授和金艳婷副教授的指导下完成，2025届硕士周迎奥与2021级博士生林鸿昕为共同第一作者。该论文得到国家重点研发计划（2021YFB2401800、92572204）与表界面化学全国重点实验室的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5c12037
