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研究人员针对锂离子电池在快速充电、低温运行和高能量密度电极之间的三难困境，开展了一项创新性研究，成功实现了在-10°C下6C快速充电，且无锂金属镀层（Li plating）现象，为电池技术发展提供了重要思路。
当前锂离子电池在快速充电（fast-charge）、低温（low-temperature）以及厚电极（thick-electrode）条件下性能受限，主要原因是质量传输和界面动力学效应需要同时解决。这种限制使得电池在难以实现电气化的极端环境和无法进行热管理的应用场景中难以发挥作用。研究团队提出了一种新策略，能够在低温（低至-10°C）下实现极端快速充电（高达6C），同时保持技术相关的电极负载量>3mAh/cm2。通过采用表面涂层和三维架构石墨负极（3D-architected graphite anodes）的协同策略，解决了在这些极端条件下的传输和界面限制问题，且避免了有害的锂金属镀层。该研究为理解控制锂金属镀层和低温快速充电条件下容量衰减（capacity fade）的主导机制提供了基本见解。
研究中采用的策略整合了三维电极架构与人工固体电解质界面（artificial solid-electrolyte interface, SEI），通过原子层沉积（atomic layer deposition）技术制备了固体电解质（Li?BO?-Li?CO?）。这些协同改进在低温和快速充电条件下增强了质量传输和界面动力学，提高了厚电极（>3mAh/cm2）的可用电量。为了区分电解液传输和界面阻抗的贡献，研究人员制备了石墨/锂镍钴锰氧化物（graphite/Li?Ni?MnzMnO，NMC）软包电池，并在低温快速充电条件下测试了其电化学性能。在6C倍率和-10°C温度下，这些集成电极实现了可用电量>500%的增加，且在100个循环后容量保持率>97%，未出现锂金属镀层。此外，低温快速充电条件下的容量保持率还依赖于充电状态的波动范围，这强调了充电协议在最小化锂金属镀层中的重要性。
