锂碲电池中复杂机制的直接可视化

《Nature Communications》：Direct visualization of complex mechanisms in lithium tellurium batteries

　　

摘要

许多关于锂硫电池的研究已围绕反应机制和性能改进展开。尽管碲具有高电子电导率和体积容量，但关于锂碲电池的研究仍然相对有限。本文阐明了锂碲电池独特的反应机制：通过原位分析揭示，该机制是由固体 Li₂Te₆ 中间体介导的固 - 液-固 - 液-固路径，这与锂硫和锂硒电池更简单的固 - 液-固机制形成对比。此外，我们证明 Li₂Te₆ 的形貌和尺寸具有路径依赖性：放电过程中产生的长链多碲化锂会生成完全溶解的小型立方状 Li₂Te₆，而充电过程中产生的短链多碲化锂则会形成较大的 Li₂Te₆，后者不能完全溶解并促进后续碲的生长。令人惊讶的是，路径依赖性导致残留的 Li₂Te₆ 在后续循环中持续存在，从而降低了电池性能。为了解决这一局限性，我们提出了定制化的充电方案来控制 Li₂Te₆ 晶体的生长，这得益于本研究中揭示的反应机制的指导。