锂离子电池和其他新兴的基于锂的电池技术目前用于为各种设备供电，包括智能手机，笔记本电脑，平板电脑和相机。尽管具有优势，但含锂电池并不会随时间推移始终保持其性能。
在某些基于锂的电池中观察到的性能下降的主要原因之一是，其中包含的锂有时会变成惰性或“无用”。这种“废锂”会导致容量衰减和热失控，最终会缩短电池的寿命并损害其性能。
浙江工业大学和阿贡国家实验室的研究人员最近制定了一种战略，以恢复锂金属阳极中的惰性锂。在《自然能源》上发表的一篇论文中概述了这种策略，该策略基于一种称为碘氧化还原的化学反应。
固体电解质中间相(SEI)是在最初的几个充电周期内在锂离子电池的阳极上产生的一层。该钝化层在确保电池的效率，稳定性和安全性方面起着至关重要的作用。
在具有常规石墨阳极的典型锂离子电池单元中，固体电解质中间相(SEI)通常由LiF以及Li 2 CO 3，碳酸烷基酯和其他物质组成。最近的研究表明，在带有锂金属阳极的电池中，SEI主要由Li 2 O而不是LiF制成。在这些电池中，Li镀层体积的变化可能会损害基于Li 2 O的SEI的机械完整性和钝化作用。反过来，这可能导致“死锂”的形成。
过去的研究提出了许多策略来改善具有锂金属阳极的电池的性能。例如，一些研究人员试图使用人工SEI结构或SEI调节的电解质添加剂，例如六氟磷酸铯或碳酸氟代亚乙酯。但是，他们发现Li镀层的体积变化会导致SEI破裂，使锂暴露于电解质中并导致形成新的SEI。SEI的这种持续损坏和修复会随着时间的推移影响电池的性能。
在他们的论文中，浙江大学的金成彬及其同事和阿贡国家实验室试图量化在锂金属阳极上形成的SEI层中Li 2 O的量。此外，他们还研究了惰性SEI在生产电绝缘死锂金属中的作用。
研究人员在论文中写道：“为稳定锂金属电池，迫切需要一种用于回收废旧锂的基本解决方案。” “我们量化了SEI成分，并确定了它们与电隔离的死锂金属形成的关系。”
Jin和他的同事收集的发现表明，SEI中锂的丢失和死锂碎片是导致锂金属电池性能下降的主要原因。这一发现启发他们设计了一种利用碘氧化还原化学反应来还原死锂的方法。
研究人员在论文中解释说：“我们提出了一种基于一系列主要涉及I 3- / I-的碘氧化还原反应的锂还原方法。” “使用生物炭胶囊主体中的碘，我们表明I 3- / I-氧化还原是自发发生的，有效地恢复了死锂以补偿锂的损失。”
使用他们开发的设计策略，Jin和他的同事能够制造出一个完整的电池，阳极中的锂很少。该电池具有1,000个循环的显着寿命，并实现了99.9%的高库仑效率。
为了进一步评估其Li修复策略的有效性，研究人员将阳极与商业阴极(即LiFePO 4和LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2)结合在一起，并创建了一个袋式电池。在生命周期和效率方面，该电池都取得了非常有希望的结果。
将来，由这组研究人员设计的策略可能会为开发新的，性能更好的带有锂金属阳极的电池提供信息。另外，它可以用于延长现有锂离子电池和其他基于锂的电池技术的循环寿命。
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