研究人员称：电池中的锂会流失到电流集流体上

图片来源：波鸿鲁尔大学 | Tong Li

据波鸿鲁尔大学称，科学观测结果支持这样一种推测：锂离子会在锂电池的铜电流集流体上流失，这可能会限制电池的性能和使用寿命。

每一次锂元素的流失都会导致锂电池的容量下降并缩短其寿命。在最新的研究指出充电过程中会有锂元素流失之后，波鸿鲁尔大学Tong Li领导的团队以及乌尔姆赫尔姆霍兹研究所和卡尔斯鲁厄理工学院Dominic Bresser领导的团队对这一假设进行了详细验证。

通过原子探针断层扫描技术，科学家们证实锂离子确实会嵌入铜电流集流体中。即便在最先进的电池类型中，这种损失也会随着充电循环次数的增加而加剧。“理解这些过程对于未来无需负极的电池而言至关重要，”李桐说道。

铜电流集流体是一种薄薄的铜箔，它作为电池负极的载体层，负责收集电子并将其导向负极。在锂金属电池中，锂离子会在充放电循环过程中扩散到铜电流集流体中。“不过此前尚不清楚锂离子具体沉积在何处，”李桐解释道，“由于缺乏能够追踪高活性且质量较轻的锂的分析方法，因此很难检测出铜中的锂。”

研究团队采用了原子探针断层扫描技术，该技术能够以亚纳米级的分辨率精确生成任意元素的立体图像。研究显示，锂在经历一次充放电循环后就会首先结合在铜箔的晶界和界面处。经过三次循环后，铜箔表面会变成纳米晶体结构并发生氧化。由此产生的缺陷会在表面下方进一步固定锂和氧，从而导致铜集流体的分解。

“所有这些信息对于理解电流集流体如何影响未来锂电池的性能至关重要，”李说道。因为金属锂电池以及近期出现的“零过量”或“无阳极”金属锂电池，被视为实现更高能量密度的又一重要进展。它们有望远远超越目前主流的锂离子技术。“在‘零过量’金属锂电池中，人们通常认为锂不会扩散到铜制电流集流体中，也不会与其发生反应，”李解释道。“在关于金属锂电池性能下降的讨论中，锂向铜集流体的流失问题至今基本上被忽视了。”

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关于作者

托马斯·朗根布歇是电动汽车领域的专家，曾在汽车工业和金融行业工作。自2011年起，他在ecomento.de网站上撰写关于电动汽车、可持续技术以及出行解决方案的文章。了解更多信息。

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