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在充電過程中,鋰離子從正極活性物質(zhì)的晶格中脫出,通過有機(jī)電解質(zhì)和隔膜進(jìn)入到負(fù)極金屬鋰上,同時(shí)電子從外電路傳輸至負(fù)極,實(shí)現(xiàn)電荷平衡,正極處于高電位的貧鋰態(tài);放電過程則與之相反,金屬鋰轉(zhuǎn)變?yōu)殇囯x子,同時(shí)通過有機(jī)電解質(zhì)和隔膜進(jìn)入到正極活性物質(zhì)的晶格中,同時(shí)電子從外電路傳輸至正極。
但是,充電過程中,由于金屬鋰電極表面凹凸不平,電沉積速率的差異造成不均勻沉積,導(dǎo)致樹枝狀鋰晶體在負(fù)極生成。當(dāng)枝晶生長(zhǎng)到一定程度就會(huì)折斷,產(chǎn)生“死鋰”,造成鋰的不可逆,使電池充放電實(shí)際容量降低。鋰枝晶也有可能刺穿隔膜,將正極與負(fù)極連接起來,電池產(chǎn)生內(nèi)短路,短路生成大量的熱會(huì)令電池著火甚至發(fā)生爆炸。
正是由于循環(huán)過程中的“鋰枝晶”問題,電池壽命較短、安全性能差,使得鋰金屬二次電池的研究在歷史上曾經(jīng)一度處于停滯狀態(tài)。近年來,隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)于高能量密度鋰二次電池的迫切需求,鋰-硫、鋰-空氣等新型鋰金屬二次電池紛紛出現(xiàn),使得鋰金屬二次電池的研究再度成為熱點(diǎn)。
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