锂电池在使用过程中会产生枝晶，枝晶断裂会导致电池容量衰减吗？

锂电池在使用过程中会产生枝晶，枝晶断裂不仅会导致电池容量衰减，寿命打折，还可能刺透隔膜使电池短路起火引发安全问题。南开大学梁嘉杰、陈永胜教授课题组与江苏师范大学赖超课题组合作提出了解决这一问题的新优化策略，成功制备了具有多级结构的银纳米线—石墨烯三维多孔载体，并负载金属锂作为复合负极材料。这一载体可抑制锂枝晶产生，从而可实现电池超高速充电，有望大幅延长锂电池“寿命”。

近年来，世界各国有不少相关研究在锂负极材料的设计合成上取得重要突破，但至今仍无法抑制金属锂在大电流密度充放电下枝晶产生以及电极体积膨胀的问题，因此锂电池的长寿命、大容量“快充快放”依然难以逾越。

“把金属锂沉积到具有三维网络结构的多孔集流体中构建金属锂复合负极材料，是目前解决上述困难的有效途径之一。”梁嘉杰介绍说。基于此认识，课题组首次提出实现超高电流密度及超长循环寿命的理想金属锂负极三维载体材料选择及优化策略。他们利用石墨烯宏观体三维网络作为机械骨架，银纳米线二维网络作为导电结构，通过低成本、与工业化生产相兼容的涂布—冷干法，制备具有多级结构的银纳米线—石墨烯三维多孔载体，并负载金属锂作为金属锂复合负极材料。

经测试，该金属锂复合负极材料的比容量可达2573mAh/g；对称电池测试中，首次实现了在极高电流密度40mAh/cm2下反复充放电1000周以上，并且过电势低于120毫伏。通过电镜观察可以看到，该多级三维结构载体即使在极大电流充放电的循环条件下，仍能成功抑制金属锂负极中锂枝晶生长以及电极体积变化。利用所有这些抽象的数字和图表，在太阳能路灯的特定情况下，很难完全掌握铅和锂电池之间的差异的影响。让我们用一个案例研究来关注锂电池对太阳能路灯性能和成本的影响。考虑我们配置100Wp太阳能电池板，20W光源和1400Wh锂电池。我们希望将电池使用2000个周期（5，5年），因此DoD不应大于80％。这意味着有效电池容量为1400Wh * 80％= 1120Wh。因此，电池可以为灯具供电1120Wh / 20W = 56小时。该系统中的电池成本约为800欧元，可以安装在色谱柱内（地上或地下）。如果我们想使用深循环GEL电池，我们需要一个130Wp的太阳能电池板来补偿周转周期效率。采用深循环GEL电池，太阳能电池板的成本约为200欧元。此外，如果我们想要相同的2000周期寿命，我们应该使用30％的DOD作为电池。这导致3700Wh的电池，在相同的有效容量和寿命下比锂电池大2.7倍。如果我们正在寻找质量好的电池。这已经比锂电池贵了，但这不是一切。由于尺寸较大，我们无法将铅电池放入色谱柱内，所以我们需要增加一个可以装上电池的额外地下容器。。那么，为什么铅电池通常看起来更便宜呢？答案很简单; 在我们的示例中，我们将高品质锂电池与可比较的高品质深循环电池进行了比较，具有相同的使用寿命和对周转周期效率的补偿。然而，大多数竞争对手提供更小的铅电池 - 在这种情况下大约2400Wh。这意味着电池必须经常更换2.7倍，此外，竞争对手不会补偿周转周期效率，这会导致灯具可用的电力减少。所有这些都导致初始价格降低，因此，尽管锂电池的前期成本略高，但考虑到寿命和性能，真正的拥有成本远远低于铅酸。这就是为什么我们只使用锂; 我们宁愿收取路灯，而不是我们的客户。在云南太阳能路灯市场中，云南太阳能路灯价格参差不齐，在云南太阳能路灯价格体系中寻求价格实惠，质量保证的产品，才能更好的服务广大人们群众。