近日，我院杨勇教授课题组在锂离子电池快充导致电池衰减机制的定量分析研究中取得重要进展。相关成果以“Quantitative Analysis of the Coupled Mechanisms of Lithium Plating, SEI Growth, and Electrolyte Decomposition in Fast Charging Battery”为题发表于 ACS Energy Letters（DOI: 10.1021/acsenergylett.4c02898）。
锂离子电池在快速充电后常常面临明显的性能退化问题，这主要由石墨负极表面锂金属沉积、固体电解质界面（SEI）膜的增长以及电解液分解等副反应引起，但对这些耦合的复杂电化学反应的系统性及定量分析仍然缺乏。因此，深入解析这些复杂反应的影响机制对于改善锂离子电池的快充性能至关重要。
该研究采用多种电化学及先进谱学表征技术系统地分析锂离子电池在不同充电速率下的快充性能，揭示了锂沉积、固体电解质界面（SEI）膜生长以及电解液分解之间的耦合机制。研究发现，在常温下1C和2C充电倍率下未发生析锂，在3C时开始出现锂成核与生长，而在4C至6C时则显著发展为锂枝晶的形成。此外，随着充电倍率的增加，锂枝晶生长选择性诱导有机SEI成分的形成和电解液添加剂VC的分解，还进一步促进了死锂的形成，这些变化共同导致了电池容量的快速衰减。该研究为理解快充条件下锂离子电池的老化机理提供了重要的定量数据支持，并为未来开发高性能快充电池奠定了基础。
该项研究工作是在杨勇教授的指导下完成，彭玉凡博士、2023级硕士生丁美芳为共同第一作者。宁德时代魏奕民博士参与了该研究工作。该论文得到国家重点研发计划（2021YFB2401800）以及固体表面物理化学国家重点实验室的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c02898
