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北京理工大学前沿交叉科学研究院黄佳琦教授课题组在锂离子电池析锂检测技术方面取得重要研究进展，相关成果以“Operando Quantified Lithium Plating Determination Enabled by Dynamic Capacitance Measurement in Working Li-Ion Batteries”为题发表在化学类顶级国际期刊《Angewandte Chemie International Edition》（《德国应用化学》，影响因子16.823）。本文的通讯作者为北京理工大学黄佳琦教授，清华大学张强教授，第一作者为北京理工大学前沿交叉科学研究院/材料学院博士研究生徐磊。

北京理工大学前沿交叉院黄佳琦教授团队利用三电极技术解耦了锂嵌入和锂析出过程中负极表面的阻抗演变规律，研究了锂离子电池负极表面电容与活性表面之间关联关系，提出了一种基于单频率阻抗测量的动态电容测试方法，实现了对工作状态下负极表面析锂的监测和预警（图1）。

图1. 动态电容析锂检测方法的检测原理和检测效果示意

采用三电极阻抗方法对锂离子电池石墨负极锂嵌入和锂析出过程中的阻抗变化进行了原位监测。通过等效电路的建立，提出了基于单频率阻抗方法的表面电容测量技术。在析锂起始节点，枝晶状锂金属产生了新的电极/电解液界面，增大了表面电容（图2）。

图2. 三电极技术用于研究石墨负极表面双电层电容的演变规律

表面电容和沉积形貌之间的关联在模型体系Li-Cu电池中进行深入研究，表面电容与活性表面积的线性相关性得以揭示，为析锂检测的定量化提供了依据（图3）。

图3. 模型体系验证表面电容行为与活性表面积的关联关系，通过动态电容方法实现析锂初始节点的指认

通过合理地选择特征频率，使得全电池中负极的电容信号免于正极信号的干扰，从而实现了动态电容方法在两电极电池中的应用（图4）。

图4. 两电极电池中的方法应用

动态电容析锂检测方法也在商业化软包电池中进行了验证，电池充电过程中锂金属的析出和生长以及放电过程中的活性锂金属再嵌入过程均得到指认，说明了该方法具有很大的实用化潜力。

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本文转载自：

https://www.bit.edu.cn/xww/xzw/xsjl1/6fb70ac9be9f4f95883484e8aa768d3c.htm

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