锂离子电池在电动垂直起降（eVTOL）应用中，锂在石墨阳极上的嵌入与沉积过程具有不同的动力学特性

《Advanced Energy Materials》：Distinct Dynamics of Lithium Intercalation and Plating on Graphite Anode for Li-Ion Batteries in eVTOL Applications

石墨负极在高功率循环中因锂离子脱嵌不完全导致锂枝晶形成，引发容量衰减和金属锂沉积，机制与快充不同主要由浓差极化引起。

　　

摘要

在缺乏可行的高能量密度电池替代品的情况下，锂离子（Li-ion）电池对于实现先进的空中移动技术中的电动垂直起降（eVTOL）平台仍然至关重要。与用于电动汽车和便携式电子设备的锂离子电池不同，eVTOL电池系统在面临高功率需求的情况下运行，这需要独立评估材料退化机制。本研究通过对石墨阳极在高功率循环条件下的演变进行案例分析，发现锂原子可能被困在石墨颗粒内部，这可能是由于在eVTOL起降过程中高速放电时锂离子脱嵌不完全所致。这种现象会导致石墨比容逐渐降低，并随着时间的推移促进锂金属在阳极上的沉积。值得注意的是，本研究中观察到的锂金属沉积与快速充电条件下的沉积不同，因为在后者情况下，锂金属沉积主要是由浓度极化引起的过电位所控制的。这些发现突显了在高功率锂离子电池应用中使用石墨所面临的固有挑战，并阐明了由于锂离子在石墨中的嵌入和脱嵌反应动力学缓慢而产生的独特退化机制。

图形摘要

在用于高功率eVTOL应用的锂离子电池中，石墨阳极会通过一种特殊的机制发生锂金属沉积，这种沉积是对高速放电过程中锂离子嵌入和脱嵌效率低下导致的容量损失的一种补偿性反应。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。