锂枝晶影响电池寿命，这种方法来应对，快充100次仅损耗5%！

锂离子电池在追求碳中和的路上那可是能量存储的大明星，能量密度高还耐用。但锂枝晶这玩意儿，却成了它发展的大麻烦。今天咱就来了解怎么搞定锂枝晶，让锂离子电池更安全、寿命更长！

*本文只做阅读笔记分享*

一、锂枝晶带来的难题

锂枝晶的表面积大，还特别活泼，和周围电解液一接触就疯狂发生副反应，又是发热又是消耗活性锂，电池的安全和寿命都大打折扣。更糟的是，有些锂枝晶还会变成“死锂”，让电池容量越来越低。

所以，找到控制锂枝晶的办法对锂离子电池太重要啦！以前那些传统方法，像镀锂后直接弛豫或者调节放电，都没办法同时解决固体电解质界面（SEI）和“死锂”的问题。

二、不同镀锂后处理方式的效果对比

为了搞清楚不同处理方式对电池容量恢复的影响，研究人员设计了一堆实验。

用Li||Gr电池，在10小时内设置不同的静置和放电时间组合，还弄了低倍率镀锂和低倍率剥离的对照组。从结果来看，放电-静置组和低倍率充放电对照组没啥大差别，都能通过激活“死锂”恢复点容量。

但让人惊喜的是，镀锂后短期弛豫的组，容量恢复情况远超其他组，这可打破了咱们的传统认知，看来这里面藏着大学问，得好好研究研究。

三、镀锂后弛豫过程的微观变化

研究人员专门设计了原位拉曼-光学显微镜-EIS装置，来观察镀锂后弛豫过程中石墨负极的变化。

从化学角度看，镀锂时SEI结构被打乱，弛豫初期无机成分占主导的SEI会再生，时间一长有机成分就变多了。

从物理角度看，镀锂后弛豫初期，金属锂覆盖面积会减小，这说明锂的形态在变化。

EIS测试也能看出，短期弛豫和长期弛豫时，SEI的成分和镀锂表面积都不一样。

还有通过XPS、TEM和SEM-EDS这些技术进行的非原位分析，也都证实了SEI从无机到有机的转变过程。

四、锂枝晶形态演变的机制

通过相场模拟发现，锂沉积的时候，电场梯度让Li⁺在枝晶尖端聚集，就形成了树枝状。但镀锂结束弛豫时，电场梯度消失，Li⁺浓度梯度改变，Li⁺从尖端转移到侧面，枝晶就慢慢变粗变平滑了。

和传统的镀锂后直接放电比，短期弛豫能让电场和浓度场弛豫，减少“死锂”生成，对电池更好。

五、基于电场弛豫的镀锂调控策略及效果

综合前面的研究，发现镀锂后短期弛豫能让电池容量保持率更高，主要是因为形成了薄而坚固、富含无机成分的SEI，还能让锂枝晶变平滑，减少“死锂”。

研究人员用商业Gr||LiFePO₄电池做快充实验，按照不同的静置时间分组，结果发现短期弛豫策略能让电池在3C快充100次后，容量保持率从80%提升到95%，比现在流行的放电-静置方法强多了，不仅容量损失少，调控时间还缩短了80%。而且，他们还发现容量损失和库仑效率没啥关系，这又打破了大家以往的认知。

六、总结展望

这次研究发现镀锂后短期弛豫能同时抑制有害SEI和“死锂”的生成，从理论和实践上都证明了这方法可行。这对研究锂离子电池锂枝晶的安全长效控制很有指导意义，在快充和低温充电方面也有很大的应用潜力。未来，说不定能靠着这个让锂离子电池发展得更好！

七、一起来做做题吧

1、关于锂枝晶对锂电池的影响，以下说法正确的是（）

A.锂枝晶会降低电池的能量密度

B.锂枝晶与电解液反应不会产生热量

C.锂枝晶可能导致电池短路，影响安全

D.锂枝晶不会造成活性锂的损失

2、在镀锂后不同处理方式对电池容量恢复的实验中，以下哪种处理方式容量恢复效果最好（）

A.长期静置（镀锂后静置10小时，不放电）

B.放电-静置（镀锂后立即放电，再静置10小时）

C.短期弛豫（镀锂后静置1-2小时，再放电）

D.低倍率充电和低倍率放电（无静置）

3、利用原位拉曼-光学显微镜-EIS技术对镀锂后弛豫过程分析，以下说法错误的是（）

A.镀锂过程中，与Li2O相关的峰和ROCOOLi的峰减弱或消失

B.短期弛豫时，SEI主要为无机成分，长期弛豫则以有机成分居多

C.弛豫过程中，EIS半圆尺寸一直减小

D.短期弛豫时，欧姆电阻R0和界面电容Y0会减小

4、通过相场建模分析，锂枝晶在镀锂后弛豫过程中形态变化的原因是（）

A.电场梯度一直集中在枝晶尖端

B.Li+浓度梯度在弛豫时从非尖端区域向尖端转移

C.弛豫时电流和过电位消失，电场梯度消散，Li+从尖端转移到侧面

D.有机SEI的大量生长对锂枝晶形态无影响

5、关于基于电场弛豫的镀锂调控策略，下列说法正确的是（）

A.该策略对商业电池容量保持率提升效果不明显

B.采用该策略的电池库仑效率越高，容量保持率越高

C.与传统放电-静置方法相比，该策略调控时间更短，容量损失更少

D.该策略无法应用于快充电池

参考文献：

Han, X., et al. Manipulation of lithium dendrites based on electric field relaxation enabling safe and long-life lithium-ion batteries. Nat Commun 16, 3699 (2025).