可再充電電池為像智能手機之類的設(shè)備供電，而像電動汽車之類的設(shè)備供電，這是消費者熟悉的技術(shù)。然而，隨著研究人員努力提高可充電電池的效率和壽命，電池研究領(lǐng)域的工作仍在繼續(xù)。先進的鋰離子電池可提供快速充電，但功率密度較低。因此，研究集中在優(yōu)化電池陽極，陰極，電解質(zhì)，甚至用其他金屬（如鈉）代替鋰本身。

自1960年代和1970年代以來，對這些替代品中的鋰金屬電池進行了研究。鋰金屬電池本質(zhì)上比鋰離子電池具有更高的能量密度，但是據(jù)加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院教授Shirley Meng稱，許多技術(shù)挑戰(zhàn)阻礙了其商業(yè)化。

挑戰(zhàn)之一是，每當(dāng)鋰金屬電池放電時，固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI）上就會存在惰性鋰。在數(shù)個循環(huán)中，電池會形成大量的惰性鋰，從而失去充電能力。多年來，研究人員一直認(rèn)為，鋰金屬被SEI阻止了其傳導(dǎo)途徑，并且SEI中形成的鋰離子化合物也導(dǎo)致了鋰的失活。

孟小剛的應(yīng)屆畢業(yè)生方成城已經(jīng)證明，真正的罪魁禍?zhǔn)资墙饘黉?。為此，F(xiàn)ang開發(fā)了一種基于氣相色譜的工具，該工具首次使研究人員能夠測量多少惰性鋰金屬形式與鋰離子化合物的形成。研究人員發(fā)現(xiàn)，金屬鋰的存在量與庫侖效率損失之間存在線性關(guān)系。

“在[我們的工作]之前，整個領(lǐng)域都不知道[SEI]容量損失的定量貢獻。文獻中的說法僅是假設(shè)，”方說?！坝捎赟EI的表面積大且易于檢測，因此研究人員將容量損失歸咎于SEI的形成。”

然而，他們的發(fā)現(xiàn)對這一假設(shè)提出了質(zhì)疑，并表明金屬鋰是惰性鋰的主要成分。

確定正確的罪魁禍?zhǔn)?/p>

研究人員的新穎工具結(jié)合了滴定和氣相色譜法來研究電池系統(tǒng)。他們利用了SEI鋰離子化合物和金屬鋰之間的主要區(qū)別是它們的化學(xué)反應(yīng)性這一事實。他們知道只有金屬鋰才能與水反應(yīng)生成氫氣，因此他們將H 2 O 添加到樣品中以通過氣相色譜法測量氫氣的生成。