趙俊年，武懌達，詹元杰，陳宇陽，陳 彬，王 昊，俞海龍，賁留斌，劉燕燕，黃學杰

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鋰電池百篇論文點評（2016.6.1—2016.7.31）

趙俊年，武懌達，詹元杰，陳宇陽，陳 彬，王 昊，俞海龍，賁留斌，劉燕燕，黃學杰

（中國科學院物理研究所，北京 100190）

該文是一篇近兩個月的鋰電池文獻評述，以“l(fā)ithium”和“batter*”為關鍵詞檢索了Web of Science從2016年6月1日至2016年7月31日上線的鋰電池研究論文，共有1880篇，選擇其中100篇加以評論。正極材料主要研究了三元材料、富鋰相材料和尖晶石材料的結構和表面結構隨電化學脫嵌鋰變化以及摻雜和表面包覆及界面層改進對其循環(huán)壽命的影響。硅基復合負極材料研究側重于嵌脫鋰機理以及SEI界面層，電解液添加劑、固態(tài)電解質(zhì)電池、鋰硫電池、鋰空氣電池的論文也有多篇。原位分析偏重于界面SEI和電極反應機理，理論模擬工作涵蓋儲鋰機理、動力學、界面SEI形成機理分析和固體電解質(zhì)等。除了以材料為主的研究之外，還有多篇針對電池、電極結構進行分析的研究論文。

鋰電池；正極材料；負極材料；電解質(zhì)；電池技術

1 正極材料

1.1 層狀氧化物正極材料

VALLERDU等[1]利用磁矩探測法分析了不同3類過渡金屬及其氧化態(tài)對LiMO2（M=Ni, Mn, Co）表面活性的影響，結果發(fā)現(xiàn)對于LiNiO2和LiMnO2的（110）表面電荷容易發(fā)生歧化從而形成M2+和M4+。YAMAMOTO等[2]用高角度分辨率的X-射線電子顯微鏡（HAREXCS）下的能量分散X-射線以及電子能量損失譜研究了LiNiMn2?xO4（=0, 0.2, 0.5）和Li0.21Ni0.7Mn1.64O4?δ（=0.7）中的陽離子混合排列和價態(tài)情況。作者發(fā)現(xiàn)=0時Mn只以Mn4+或Mn3+占據(jù)八面體位置。當=0.2～0.7時，所有的Ni都以Ni2+存在，但是6%～13%的Ni會占據(jù)六面體的位置。而Mn會以Mn4+占據(jù)八面體位置，以Mn2+/Mn3+混合占據(jù)六面體的位置。當=0.5時，Mn只會以Mn4+占據(jù)八面體位置。LIU 等[3]對LiCoO2正極材料采用FIB-SEM的技術進行表面多次切割掃描，可以獲得量化的形態(tài)參數(shù)，包括相體積分數(shù)、表面積、特征尺寸分布、流通性和迂曲度，然后進行數(shù)據(jù)3D重構，對鋰化和去鋰化LiCoO2材料中的3個相建立了3D模型，包括LiCoO2顆粒，含碳相（包括碳和黏結劑）以及近電解液區(qū)域。發(fā)現(xiàn)在正極材料中電解液的迂曲度在不同區(qū)域很不均勻，這可能導致在高倍率下充放電時，不同區(qū)域的鋰化或者去鋰化很不均勻，因而造成了電池性能的衰減。ISHIDZU等[4]研究了Li(NiCoMn)O2層狀材料不同組分帶來的體積形變、比容量、循環(huán)性能等性能的影響，隨著Ni含量的增加，比容量有所增加，但是其容量衰減加速，通過原位XRD衍射得到高Ni含量的材料，其體積變化更大，導致其電極微裂紋也會更加明顯，并且高價Ni更容易氧化電解液。HE等[5]采用特殊的共沉淀方法制備了多孔的PS-LMNC（Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.08O2），即在制備過程中添加了一定量的PS（聚苯乙烯）的乙醇溶液。相比于原始方法合成的CP-LMNC，循環(huán)性有明顯提高，電壓衰減也得到了抑制，通過測試認為主要是PS-LMNC的多孔性使得動力學性能較好，并且在其表面可以通過XPS等檢測得到含有碳的有機物覆蓋層，這也進一步穩(wěn)定了富鋰材料的表面結構。NAYAK等[6]采用自蔓延的方法合成了Al3+摻雜的富鋰錳基材料Li1.2Ni0.16Mn0.51Al0.05Co0.08O2和Li1.2Ni0.16Mn0.48Al0.08Co0.08O2，100周循環(huán)容量保持率分別為96%和98%，循環(huán)后的Raman譜圖顯示，摻雜后在625 cm-1波數(shù)的峰位得到了抑制，阻抗譜測量表明，Al3+摻雜后使得長循環(huán)后的阻抗變化變小。LEE等[7]采用共沉淀方法合成NCA，2.0 mol/L NiSO4·6H2O和2.0 mol/L CoSO4·7H2O以及用事先球磨成串珠狀的Al(OH)3的去離子水溶液，三者共同滴加到沉淀反應器中，控制其它如溫度、PH等參數(shù)，即可以得到分散性良好且平均尺寸在5.82mm的均勻顆粒。其首周庫侖效率為90%。MOHANTY等[8]利用原子層沉積（ALD）在富鎳的NMC和NCA三元材料顆粒表面沉積TiO2和Al2O3，從而提高材料在充電時的截止電壓上限，可提高材料的比能量。實驗結果表明，Al2O3包覆NMC和NCA均能顯著提高材料的循環(huán)性能。高分辨的TEM和選區(qū)電子衍射的結果表明，Al2O3包覆之后，可以阻止表面由層狀轉變?yōu)榧饩?。EIS結果表明，Al2O3包覆之后，在循環(huán)過程中電池阻抗的電荷轉移部分明顯減小。ISHIDA等[9]通過化學方法和電化學方法，分別合成并研究了鋰缺陷的Li1.2-Mn0.54Ni0.13Co0.13O2材料的晶格結構，電子結構。=0.31、0.43、0.88分別代表了4.3 V、4.5 V、4.8 V的電壓平臺，實際實驗用0.3、0.5、0.9代替。雖然從結構形變參數(shù)可以看出化學脫鋰和電化學脫鋰有著相似性，但晶胞參數(shù)在=0.9時不同。通過熵極值方法，得到三維電子密度分布，結果顯示=0.5時，化學和電化學方法有相同的分布，所以通過化學方法可以制作相同的脫鋰結構，最大可以到=0.5。LIU等[10]用中子衍射技術原位研究了高富鋰Li[Li/3Ni(3/8-3x/8)Co(1/4-/4)Mn(3/8+7x/24)]O2（=0.6, HLR）和低富鋰Li[Li/3Ni(1/3-3)Co(1/3-/3)Mn(1/3+x/3)]O2（=0.24, LLR）材料的Li和O動力學。結果顯示，即使在高電壓平臺下，LLR在充電過程中，具有更大幅度的O遷移和晶胞收縮，而HLR有相對恒定的晶胞參數(shù)和O位置。通過原位手段，Li在富鋰結構中的遷移動力學也被明顯的觀察到：在充放電初期，Li的脫出主要發(fā)生在Li層；一旦高電壓平臺達到，Li層的脫出減慢，而過渡金屬層的Li以更快的速度進行。LONGO等[11]研究了LiNi1?y?xCoMnO2層狀體系中，過渡金屬含量和排布對于材料性能的影響。材料的可逆電化學容量強烈地依賴于原子級別的化學種類分布。Mn可以穩(wěn)定結構但是沒有活性，而Ni具有高容量的特性但會造成Mn、Co的遷移和結構的不穩(wěn)定及兩相反應的發(fā)生。LUO等[12]用原位質(zhì)譜儀研究了O18標注的Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正極材料在充放電過程中因為脫嵌鋰造成的電荷補償機理。作者發(fā)現(xiàn)充電的時候盡管氧釋放沒有被檢測到，但是氧原子是從晶格中被脫出的。除了這個電荷補償機理，脫鋰時候Mn4+和Li+周圍的氧原子中形 成的局部空穴促使了的形成從而也對電荷進行補償。

1.2 尖晶石正極材料

KITTA等[13]采用AFM研究了LiMn2O4（111）晶面在含LiPF6電解液中的穩(wěn)定性隨其表面清潔度的變化，分別采用沒有暴露于空氣、暴露于干燥空氣、暴露于潮濕空氣3組樣品來比較其在電解液中浸泡前后的粗糙度變化。表明吸附在表面的水分子引起了表面1～2個原子層的溶解，導致其隨后在電解液中浸泡1 h后粗糙度α迅速從0.1增加到1×10-10m，變化較明顯。GABRIELLI等[14]通過一種簡單的低溫處理方法在LiNi0.5Mn1.5O4顆粒表面包覆LiNbO3薄膜。相比于LiNi0.5Mn1.5O4對石墨的全電池，LiNbO3包覆的LiNi0.5Mn1.5O4與石墨配成的全電池的循環(huán)壽命和容量保持率顯著提高，且電荷轉移阻抗和表面膜阻抗明顯減小，并且電池在45 ℃高溫條件下的電化學性能更優(yōu)。AMOS等[15]采用球差矯正掃描透射電子顯微鏡（STEM）觀察了LiMn2O4原始材料表面結構重組的過程，結合電子能量損失譜（EELS）表征了錳離子化合價分布和氧離子的深度分布，驗證得到在原始的LiMn2O4表面已經(jīng)形成一層Mn3O4，而其次表面層為Li2Mn2O4。KOZAWA等[16]報道了一種新的方法提高有序LiNi0.5Mn1.5O4的性能。他們采用機械球磨的方法成功將晶格應變嵌入至有序的LiNi0.5Mn1.5O4尖晶石結構中而不會相變?yōu)闊o序的結構。通過機械應力將晶格應變嵌入至尖晶石結構中可以提高LiNi0.5Mn1.5O4的放電容量，并且使得電荷轉移阻抗減小。MAO等[17]通過PVP燃燒方法，并在1000 ℃燒結6 h制備了未摻雜的LiNi0.5Mn1.5O4、Cr摻雜的LiNi0.5Mn1.5O4和Nb摻雜的LiNi0.5Mn1.5O4樣品。Cr和Nb摻雜之后，LiNi0.5Mn1.5O4顆粒的形貌發(fā)生變化，其中Cr摻雜后，材料顆粒的邊緣更加尖銳，材料顆粒尺寸變化，而Nb摻雜后，材料顆粒的邊緣變得更加光滑和圓潤，材料顆粒尺寸變大。Cr摻雜之后，材料的放電容量有小幅提高，而庫侖效率和倍率性能顯著提高。Cr摻雜和少量的Nb摻雜后，Li+在LiNi0.5Mn1.5O4材料顆粒中的擴散加快，Cr和Nb摻雜后，材料的循環(huán)性能均有明顯提升。MEI等[18]通過一種簡單的熔融鹽方法合成了shell-in-shell LiNi0.5Mn1.5O4中空微米球（SS-LNMO），其平均尺寸約為1.2mm，殼的厚度約為120 nm。實驗結果表明，SS-LNMO具有較好的電化學性能，這可能是因為納米/微米復合結構可以對體積變化起到緩沖作用，保持電極的完整性，Li+擴散系數(shù)較短；兩種殼起到協(xié)同作用使得材料的結構機械穩(wěn)定性更佳；由于內(nèi)部有中空的部分，因此材料在反復的循環(huán)過程中可以緩解體積變化。HWANG等[19]通過一種機械方法在LiNi0.5Mn1.5O4表面包覆碳納米管以避免發(fā)生碳熱還原反應。使用的碳納米管分為兩種類型：碳納米管（CNTs）和氧化碳納米管（OCNTs）。表面包覆OCNTs的LiNi0.5Mn1.5O4放電容量保持率和庫侖效率顯著提高，而包覆CNTs的材料的放電容量保持率和庫侖效率較低。研究結果表明，OCNT包覆LiNi0.5Mn1.5O4后，提高其表面的電化學穩(wěn)定性以及倍率性能，而CNT包覆之后，會在其表面形成較厚的阻抗和較大的SEI膜。WANG等[20]通過濕法包覆合成了CoAl2O4包覆的LiNi0.5Mn1.5O4材料。CoAl2O4包覆并沒有改變材料的尖晶石結構，而材料的熱穩(wěn)定性大幅提高，在酸性或堿性環(huán)境中不被破壞。CoAl2O4包覆層可以有效減少LiNi0.5Mn1.5O4中過渡金屬的溶解，使LiNi0.5Mn1.5O4保持穩(wěn)定。CoAl2O4包覆層可以與電解液中的HF反應，從而清除HF，提高材料（特別是高溫下）的電化學性能。PANG等[21]用原位NPD研究分析了有序結構的LiNi0.5Mn1.5O4在恒流充放電過程中產(chǎn)生的結構變化與其容量性能之間的關系，采用LiNi0.5Mn1.5O4、Li4Ti5O12為正負極的全電池的原始電池和3 C倍率1000周循環(huán)后的電池進行比較分析。認為循環(huán)后電池的容量衰減與其晶格參數(shù)的變化減小對應，并且擬合得到循環(huán)后的電池在脫出嵌入Li+的速率與其晶格參數(shù)的變化率對應，相比于未循環(huán)的電池，其速率減小。ZHANG等[22]將合成的LiMn2O4與含有Ti4+的溶膠混合分散后燒結的方法，得到了具有蜂窩狀形貌的顆粒，并且XRD表征沒有TiO2的雜質(zhì)峰，但是使得LiMn2O4的（111）峰位向低角度移動，認為是Ti4+部分進入晶格導致的晶胞參數(shù)增加所致。這種結構的混合材料具有更好的循環(huán)性能。CASAS等[23]通過中子粉末衍射，研究了LiNi0.5Mn1.5O4中，Ni/Mn排序和原子缺陷對電化學性能的影響。作者研究了一系列不同溫度下退火的樣品，試圖建立組分-結構-性能的關系。分析表明，偏離有序結構的原因，可能是由這兩種不同的缺陷所產(chǎn)生，作用也不盡相同。這兩種結構缺陷會分別導致Mn3+和富Ni鹽巖二次相的產(chǎn)生。由于反相邊界上不利的，通過高效的占位混合，作者合成了有序結構具有可媲美無序結構的 樣品。

1.3 聚陰離子正極材料

AHMET等[24]利用溶膠-凝膠和碳熱還原的方法合成了性能優(yōu)越的LiCo0.95Mn0.05PO4/C材料，HR-TEM表明材料表面被5～10 nm的碳均勻包覆，材料的粒徑約為60 nm，該材料在0.1 C的倍率下得到了140 mA·h/g的穩(wěn)定容量，首次充放電的庫侖效率為84%。DOBBELAERE 等[25]利用原子層沉積生成了磷酸鐵，通過將這種材料先放電到0.5 V后得到了60%的理論循環(huán)容量，還通過設計3D的磷酸鐵薄膜的微結構證明了磷酸鐵的微結構對其循環(huán)穩(wěn)定性和容量影響很大。SEO等[26]用溶膠-凝膠的方法合成了納米多孔的LiMn1-FePO4（=0～0.8）并對其結構和電化學性質(zhì)進行研究，結果表明隨著Fe含量的增加復合材料的容量增加，電導率和循環(huán)穩(wěn)定性也隨之變好。通過對XRD衍射結果精修表明當Fe含量小于0.6時，鋰氧八面體中的Li—O鍵變短，原因是Fe取代能夠抑制Mn和Li的互占位。STROBRIDGE等[27]利用原位的XRD研究了LiFeCO1-PO4的脫鋰過程，在首次充電的過程中觀察到Li1-(Fe3+)(Co2+)1-PO4（0<<1）和Li2/3FeCo1-PO4（0<<0.5）兩種中間相。實驗還系統(tǒng)研究了固溶體機制和兩相反應的機制的關系以及不同條件對反應機制的影響。

1.4 其它正極材料

FAN等[28]利用氣溶膠噴霧熱解技術，構造了石榴型結構的FeM/LiF/C（M=Co, Ni）納米復合預嵌鋰硫化物正極材料，其結構為多孔碳球基質(zhì)（100～1000 nm）表面均勻嵌入2～3 nm包覆過的FeM和LiF納米顆粒。這種石榴型結構使得FeM、LiF和C有著良好的接觸，從而提高轉化反應動力學，而中間的孔道伴隨著溶劑的蒸發(fā)，可以很好地適應充放電過程中體積的改變。TAKEUCHI 等[29]用Li3N和Si3N4在1073 K的溫度下合成了Li5SiN3，利用這種材料和高氯酸鋰電解液組成的二次半電池在1mA 的放電電流，2.8～3.8 V的放電電壓范圍內(nèi)得到了2.4mA·h/cm2的放電容量。

2 負極材料

2.1 硅基負極材料

ASTROVA等[30]研究了刻蝕法制備的薄壁三維結構硅負極的的電化學性質(zhì)，鋰嵌入和脫出的限制步驟是鋰離子的擴散過程，對于壁厚300 nm的電極，嵌鋰容量限制為1000 mA·h/g、0.36 C時，可循環(huán)1000次。PIPER等[31]用ALD方法在納米硅負極表面制備了彈性的鋁間二氧苯的聚合物結構，1000次循環(huán)后比容量為1500 mA·h/g，庫侖效率可達99%。MARINARO等[32]制備了具有高硅含量（75%）的硅-碳復合材料，使用水性黏結劑鋰化聚（丙烯酸），得到超過3 mA·h/cm2的容量。利用恒電流循環(huán)、微分容量分析和電化學阻抗譜測試了負極的電化學性能，發(fā)現(xiàn)負極在碳酸酯類電解質(zhì)和醚類電解質(zhì)中的電化學性能均十分優(yōu)異。此外使用穩(wěn)定的金屬鋰粉（SLMP）消除在第一次循環(huán)中的不可逆容量損失。SHI等[33]采用電化學測試、微觀結構表征、斷裂力學和有限元分析揭示了單晶硅電極的斷裂機理。各向異性鋰的侵入導致裂紋垂直于電極表面產(chǎn)生，隨后向電極內(nèi)部生長。鋰化/未鋰化硅界面處的低斷裂能量提供了斷裂的微觀路徑，導致了裂紋和分層。并使用電解液添加劑消除電極裂縫、增強抗斷裂性。KRAUSE等[34]用導電碳網(wǎng)作為基底，再沉積一層Au層，并以該Au為催化劑熱解SiH4，在碳表面形成Si納米線。他們認為相對于鋰，該負極具有安全性、長循環(huán)性和已處理的優(yōu)點。他們將該材料進行預鋰化后，同S/C復合物正極組裝成全電池，獲得了較好的電化學性能。TOKRANOV等[35]用原位的原子力顯微鏡研究Si表面的SEI。他們認為首周不同條件下生長的SEI具有不同的特性，在較高的電壓下形成的SEI較為柔軟，而在低壓下形成的無機相則具有更高的彈性模數(shù)。PAZ-GARCIA等[36]用無損的X射線延時成像技術原位觀察了Si電極在充電過程中的微結構演化過程，通過將觀察到的數(shù)據(jù)進行整理建立出電極的機械應力和結構模型，通過結合時間建立出4D模型，發(fā)現(xiàn)隨著嵌鋰量的增加，電極出現(xiàn)區(qū)域性應力并不相同。此外還觀察到負極體積膨脹對隔膜產(chǎn)生額外的應力，使得局域的隔膜變形，有破壞隔膜的可能性。因此用這種無損的原位檢測手段對設計用具有高體積膨脹率的合金類負極材料電池電芯有重要幫助。DUAY等[37]用高分辨率原位光譜電化學光衍射實驗來研究非晶硅（a-Si）薄膜負極體積膨脹/收縮的過程。通過光刻法制造了由硅的一維傳輸光柵組成的電極，并使用配備了伯特蘭透鏡的光學顯微鏡來觀測鋰化/脫鋰過程中這些光柵的衍射效率。利用原位橢圓偏振光譜得到光學常數(shù)和衍射效率，可以推斷出活性材料的體積變化。與透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡觀察硅體積膨脹的方法不同，這個實驗能夠?qū)崟r檢測充/放電循環(huán)中的體積變化。該技術顯示了循環(huán)過程中鋰合金化反應和隨后的容量衰減。FEARS等[38]用非原位的X射線光電子能譜（XPS）和原位的中子反射計（NR）研究表面的SEI。實驗中用原位的NR發(fā)現(xiàn)Si的SEI在嵌鋰時膨脹，在脫鋰時收縮，但非原位的XPS的結果則與NR的相反，他們認為這主要是因為清洗殘留的電解液時將SEI表面不穩(wěn)定的部分（約20 nm）洗掉了。

2.2 其它負極材料

CHEN等[39]用顆?；奶烊皇捅揭蚁?丙烯腈共聚物（SAN）制備了新型自組裝天然石墨復合材料（SANGs）。用掃描電子顯微鏡（SEM）、高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）、X射線衍射（XRD）、拉曼光譜對SAN顆粒、SANGs的形態(tài)和結構進行了表征，并用熱重分析（TGA）和X射線光電子能譜（XPS）對殘留碳含量及SAN粒子的熱解碳組成進行了表征。發(fā)現(xiàn)SANGs的動力學特性優(yōu)于天然石墨，這是由于SANGs的自組裝形貌提高了鋰離子的各向異性傳輸，促進了電化學動力學過程。KWON等[40]研究了三維（3D）結晶骨架結構的二磷化硅（SIP2）的電化學性能，提出了鋰插入SIP2過程中的三步電化學反應機制，依次為局部規(guī)整過渡（0.55～2 V）、非晶化（0.25～2 V）和轉化（0～2V）。并在3步電化學反應的基礎上，制備了納米結構SIP2/C復合材料，具有優(yōu)良的電化學性能，如高的首周容量、高的首周庫侖效率、穩(wěn)定的循環(huán)性能和大倍率性能。PARK等[41]開發(fā)了具有各種Co/Sn原子比的有序介孔CoSn負極材料，發(fā)現(xiàn)雙緩沖效果，即不僅重復生成納米空間，而且吸收電化學非活性元素，因此能適應體積變化。并通過原位小角度X射線散射獲得鋰化-脫鋰過程中電極材料納米結構的變化，發(fā)現(xiàn)體積變化的程度高度依賴于介孔CoSn負極材料中Co的含量。HONG等[42]用超流液體的特殊性質(zhì)，分別為超流蒸餾去離子水（Sc-DDIH2O）和超流甲醇（Sc-MeOH）作為溶劑的水熱方法來合成Li4Ti5O12，并且在其過程中可以加入油胺來抑制納米顆粒的生長，得到10～30 nm顆粒尺寸大小的Li4Ti5O12。然后再以超流二氧化碳作為溶劑溶解PEG來作為碳源的方法，包覆前期得到的Li4Ti5O12，有效提高了材料的動力學性能。GRIFFITH等[43]通過固相法合成復雜氧化物結構T-Nb2O5，并通過電化學表征證明其具有高倍率Li脫嵌性能?？勺儨睾舜殴舱癯谠ズ徒粨Q測量表明微觀Li擴散活化勢壘在60～100 meV，Li離子具有高遷移和低張力特性。而電子方面，非局域傳導電子和廣帶寬的特性使其具有高倍率的性能。

3 電解質(zhì)及添加劑

HUANG等[44]在電解液中添加0.5%（質(zhì)量分數(shù)）TPFE后，比較了添加前后LiMn2O4/Li半電池的電化學性能，表征了SEI。認為TPFE的引入，減少了表面LiF、Li2CO3等無機物的成分含量，并且可以分解形成官能團的有機物，從而進一步防止離子簇的嵌入，減少HF的形成。BASILE等[45]用各種基于-二丙基--甲基吡咯烷雙（氟磺?；﹣啺冯娊赓|(zhì)的離子液體浸漬電極來形成固體電解質(zhì)界面，裝成鋰/磷酸鐵鋰電池，循環(huán)1000個周期后庫侖效率大于99.5％，并發(fā)現(xiàn)該過程與浸漬時間和鋰鹽有關。SUO等[46]采用雙鹽LiTFSI/LiOTf得到了一種新的超濃縮含水電解質(zhì)，濃度達到28 mol/L，在正極和負極表面形成保護界面。用LiMn2O4作為正極，碳包覆的TiO2作為負極，電池能量密度達到100 W·h/kg，具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和高庫侖效率。MILIEN等[47]將磷酸二甲酯（LiDMP）作為添加劑添加到碳酸酯類電解液中，并用于石墨/LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2全電池中。他們發(fā)現(xiàn)僅加0.1%（質(zhì)量分數(shù)）的LiDMP的電池的倍率性能得到了很大的提高，且阻抗也得到了減少。經(jīng)分析測試發(fā)現(xiàn)該添加劑可以修正負極的SEI，烷基碳酸酯的含量得到了減少，且在其表面發(fā)現(xiàn)了氟化磷酸鋰，他們認為這是其性能得到提高的原因。BROWN等[48]用PE--PEO二嵌段聚合物代替常見的PEO作為金屬鋰電池電解質(zhì)，發(fā)現(xiàn)使用二嵌段聚合物可以有效的降低金屬鋰的界面電阻，且通過AFM觀察發(fā)現(xiàn)在金屬鋰表面形成的膜更為均勻平整。認為導電性的提高源自于二嵌段聚合物具有更好的離子電導率，但并未測試和分析電池的循環(huán)性能以及枝晶生長情況。LINDGREN等[49]用一種新的鋰鹽（LiTDI）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的六氟磷酸鋰用于Si負極。用這種新型的鋰鹽組合少量電解液添加劑可以實現(xiàn)硅負極100次循環(huán)，容量保持在1200 mA·h/g，庫侖循環(huán)效率達99%。作者認為Si負極的循環(huán)效率大幅度增加的主要原因在于，這種鋰鹽自身和分解后的產(chǎn)物都不會與活性的Si發(fā)生副反應，因此具有良好的容量保持率。CHO等[50]將有機凝膠電解質(zhì)用于高負載硅電池。有機凝膠在硅顆粒和電極之間提供了額外的結合力，抑制了裂縫的擴大和電極厚度的變化，容量保持率與對應的液體相比有顯著改善。ELIA等[51]用阻燃Pyr14TFSI-LiTFSI離子液體作為電解液，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作為正極，Sn/C作為負極制備的全電池展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。即便經(jīng)歷400次循環(huán)后容量保持了初始容量的99%，離子液體增加表面SEI的穩(wěn)定性并減少了后續(xù)循環(huán)中死鋰的產(chǎn)生，從而大幅度提升電池的容量保持率。PETIBON等[52]研究了FEC添加劑對于LiCoO2/Si- graphite（EMC基電解液）全電池容量衰減機制，通過監(jiān)控電解液中FEC添加劑在電池循環(huán)過程中的消耗以及分解產(chǎn)物來對應電池容量的衰減，發(fā)現(xiàn)在電解液中存在FEC添加劑時會減少電解液主要成分EMC分解，當添加劑被消耗殆盡時，EMC在電解質(zhì)鹽的催化下分解會造成電池極化大幅度上升引起容量的快速衰減。FEC并不會在首次循環(huán)中被完全反應，并通過氣相色譜證明在電池后續(xù)循環(huán)中消耗的FEC占首次消耗量的80%。POPOVIC等[53]用含有大量多孔的一體化SiO2和Al2O3結合液態(tài)電解液制備了一種全新的液-固電解質(zhì)，由于材料含有大量微孔和納米孔會大幅度提升電解液浸潤性。分別使用SiO2和Al2O3制備這種液-固電解質(zhì)其離子電導率可以達0.32～0.48 mS/cm。ZHENG等[54]研究發(fā)現(xiàn)SDPN作為電解液添加劑可以顯著提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2//石墨電池在高電壓（3.0～4.6 V. Li/Li+）下的電化學性能。密度泛函理論計算的結果表明，SDPN會優(yōu)先于EC、DMC和EMC而被氧化。研究結果表明，使用SDPN電解液添加劑之后，會在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極表面形成一層較薄的正極電解質(zhì)界面膜，降低界面阻抗，并且保護電解液不被分解，以及抑制過渡金屬的溶解。LUO等[55]研究了一種新的電解液（以F-EPE為溶劑）用于LiNi0.5Mn1.5O4//Li電池，研究結果表明添加F-EPE的電解液的氧化電位高于5.2 V. Li+/Li, 顯著提高普通碳酸酯類電解液的氧化窗口。添加F-EPE后，在LiNi0.5Mn1.5O4表面形成了一層較薄的均勻的SEI膜，從而顯著提高材料的電化學性能。HAN等[56]在采用CV測試來得到固態(tài)電解質(zhì)的氧化還原窗口時，用Li/LGPS/LGPS-C/Pt電極代替了一般常用的Li/LGPS/Pt電極，從而增加了固態(tài)電解質(zhì)的反應動力學并且提高了電荷轉移的反應面積。得到更加本征的LGPS的電化學窗口為1.7～2.1 V，與熱力學計算結果一致。PHAM等[57]以Li1.13Mn0.463Ni0.203Co0.203O2為正極，石墨為負極的全電池為研究對象，在55 ℃下放大其充電電壓到4.7 V（4.75.Li/Li+）觀察了電極與電解液界面的穩(wěn)定性情況，并通過混合添加劑DFDEC/VC的引入，提高了全電池的循環(huán)性能，認為主要原因在于DFDEC可以提供F源，在正極表面形成金屬氟化物的表面膜，且VC也會伴隨著在正極表面氧化形成有機物，因此抑制了正極表面金屬離子的溶解，增加了其熱穩(wěn)定性。與此同時在石墨負極表面也會形成有效的保護膜，從而有助于提高全電池的整體循環(huán)性能。HAMENU等[58]合成了鋰改性的二氧化硅納米鹽，作為低溫條件下的電解質(zhì)添加劑。將其（2.5%，質(zhì)量分數(shù)）加入到 1.0 mol/L的LiPF6的碳酸乙烯酯/碳酸亞丙酯/碳酸甲乙酯/碳酸二乙酯[20∶5∶55∶20%（體積分數(shù)）]的電解質(zhì)溶液[加入2%（質(zhì)量分數(shù)）碳酸亞乙烯酯]。由于表面基團的穩(wěn)定性，電解液顯示出較高的離子電導率和優(yōu)異的電化學穩(wěn)定性。使用這種電解液的LiCoO2/石墨電池在20 C的高倍率容量得到大幅度提高。

4 電池技術

4.1 鋰空電池

RUGGERI等[59]提出并制備了一種全新的Li-O2電池，這種電池借鑒了氧化還原液流電池的設計理念，使用一種半固態(tài)并含有可流動的陰極電解質(zhì)，這種電解質(zhì)由導電碳、四乙二醇二甲醚和LiTFSI組成，全部的氧化還原反應將發(fā)生在陰極電解質(zhì)中。由于電解質(zhì)在充放電過程中一直處于流動狀態(tài)，所以并不會像傳統(tǒng)Li-O2電池一樣面對大量的Li2O和Li2O2堆積導致氣孔堵塞，黏稠的電解質(zhì)會不斷將陰極表面的Li2O沖刷到電解質(zhì)中，從而提升電池的循環(huán)性能。

4.2 鋰硫電池

MARCEAU等[60]使用原位的掃描電鏡顯微鏡和紫外-可見光光譜研究全固態(tài)聚合物鋰硫電池，發(fā)現(xiàn)隨著循環(huán)，大量的多硫離子溶解進了聚合物電解質(zhì)中，并在鋰金屬表面形成較厚的富硫鈍化層，且隨著循環(huán)聚合物電解質(zhì)的厚度不斷地減少。該研究團隊認為這些現(xiàn)象不僅會使活性物質(zhì)減少，且會阻礙電池的循環(huán)。此外，在全固態(tài)聚合物鋰硫電池中也存在穿梭效應，在放電態(tài)和充電態(tài)分別觀察到了大量和。CAO等[61]研究了鋰硫電池中不同鹽條件下金屬鋰與電解液的界面穩(wěn)定性，認為LiTFSI比LTFI更穩(wěn)定，TFI-中的N—S鍵比較弱，會分離形成活性較低的LiSO，而TFSI則會與Li形成有活性的LiS。LI等[62]使用分子沉積（MLD）的方法在在S的極片表面包覆一層鋁醇鹽，認為使用該包覆層后S正極可以在碳酸酯類中正常循環(huán)，同時研究了該S極片在高溫下的性能，顯示出良好的電化學性能。ZHENG等[63]研究了金屬鋰和單質(zhì)硫在8種常見電解液中的反應，以及多硫離子對界面的影響。作者發(fā)現(xiàn)在醚類電解液中金屬鋰表面形成的SEI膜都不能有效阻止單質(zhì)硫和鋰的反應，尤其是在多硫離子存在的情況，表面狀態(tài)會持續(xù)不斷的改變。但是相對而言，使用LiBF4作為電解液鹽能夠最大程度上限制金屬鋰與多硫離子反應。CHEN等[64]提出了一種多步氧化還原反應的半固態(tài)液流電池的概念，他們用S/C復合物和液態(tài)LiI電解液組成液態(tài)正極。通過提高濃度及LiI和S的協(xié)同氧化還原作用，電池具有550 A·h/L的高體積能量密度。因此認為LiI可以提高S/C的電化學活性并減少該液態(tài)正極的黏度，從而提高其能量密度。此外，還研究了不同流速對該液流電池電化學性能的影響。FANG等[65]高溫碳化石棉獲得了具有3D導電網(wǎng)絡的空心碳纖維泡沫（HCFF），結合多壁碳管和炭黑用于制備高S覆載的極片。實驗結果表明使用該碳材料后極片的電化學性能有很大的提高，這是因為該碳材料具有比較好的吸附能力和導電 網(wǎng)絡。

5 電池表征、電池模型和測量技術

GUO等[66]用全光譜、拉曼和反射測量單晶石墨電極，將插入過程和副反應區(qū)分開來。這種方法聯(lián)合了卡恩-希利厄德反應（CHR）理論和電化學動力學，實驗和理論之間具有良好的一致性，為固態(tài)反應的CHR理論提供了強有力的支持。GAN 等[67]使用離軸電子全息測量鋰離子插入Ge納米線（NW）過程中的電荷分布，描述了Ge納米線鋰化的動態(tài)過程。DASH等[68]構造理論模型，研究了硅碳復合負極在保持充放電體積不變的情況下，硅的含量以及可以達到的最大體積容量。結果顯示，在保持體積不變的情況下，Si的最大含量為11.68%（質(zhì)量分數(shù)），此時最大體積比容量約為935 A·h/L，比容量約為712 mA·h/g。與NCA正極搭配時，可以使全電池容量增加14%（體積比容量）和21%（比容量）。LARFAILLOU 等[69]提出了由Li/LiPON/ LiCoO2組成的全固態(tài)微電池的綜合等效電路模型，通過研究全固態(tài)電池的電化學阻抗譜發(fā)現(xiàn)LiPON固態(tài)電解質(zhì)在60 ℃下仍保持良好的穩(wěn)定性。Li和LiPON的界面在充放電過程中阻抗發(fā)生可逆的變化，LiCoO2在充放電過程中阻抗發(fā)生不可逆的變化。SUN等[70]用X射線斷層掃描技術和X射線成像技術研究Si負極的失效機制，通過這兩種技術可原位的觀察Si電極在充放電過程中體積膨脹和嵌脫鋰過程，發(fā)現(xiàn)除體積膨脹之外，在首次充電過程中Si電極中部分區(qū)域會出現(xiàn)“去電化學活性”現(xiàn)象，而這部分失去活性的Si降低了整體電極的容量。GAN等[71]結合原位TEM和電子全息技術，探測Ge納米線鋰化過程中，電荷分布的動力學轉變，觀察到隨著Li濃度的增加，LiGe的內(nèi)部凈電勢降低。同時，陷阱電荷Ge表面的積累，使整體電荷平衡。MAKIMURA等[72]利用原位的X射線吸收和衍射譜研究了NCA-Mg和石墨組成的全電池在30 ℃和 50 ℃時的副反應。結果表明在高溫下，正極的副反應加??；在低溫下，負極容易形成鋰沉積。原因是在高溫下負極形成更厚的SEI，這些反應使石墨不易形成鋰枝晶。LANDESFEIND等[73]利用自制的銅阻塞裝置測量了不同隔膜的MacMullin數(shù)，測量的標準誤差在8%以內(nèi)，還提出了一種利用阻抗的方法定量鋰電池中的離子電阻，并通過比較得出了離子電阻受顆粒尺寸、形貌和導電碳含量的影響很大。MAIBACH等[74]采用光電子能譜（PES）研究表面SEI與體相之間的關系，認為PES中體相與SEI譜交疊處應為電子電勢梯度的影響，發(fā)現(xiàn)不同負極在SEI成分和體相物質(zhì)的PES譜之間都顯示了相對的結合能變化，研究了電子電勢梯度對PES譜中結合能參考點和鋰電池中電荷轉移動力學的影響。CHEONG等[75]設計了一種石墨烯液態(tài)電池，并用原位的TEM研究SnO2納米管表面的SEI。認為該種方法不僅可以觀察到非晶態(tài)SEI的形成，還可以觀測到電解液的分解產(chǎn)物移動到材料表面的過程。SUN等[76]用改裝的TEM樣品盒，首次原位觀察到Sn納米顆粒在嵌/脫4個鋰過程中的形態(tài)學變化。在觀察納米Sn嵌鋰時發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的納米Sn在嵌鋰時會伴隨體積膨脹和結構破裂，而這個過程僅僅發(fā)生在第一次嵌鋰過程。絕大多數(shù)的顆粒在首次脫鋰過程中會伴有少量的體積收縮，部分顆粒會展現(xiàn)出比較小的體積收縮。這是因為部分納米Sn沒有發(fā)揮出全部電化學活性，而當?shù)诙吻朵囬_始時，Sn納米顆粒的膨脹/收縮率幾乎保持一致。對于金屬Sn而言，只有當?shù)诙吻朵嚂r才能發(fā)揮出材料的全部電化學活性。BACH等[77]用原位高能X射線衍射研究了Au薄膜電極在嵌鋰和脫鋰過程中的變化，發(fā)現(xiàn)當Au顆粒在嵌鋰初期會從無定形的Au逐漸開始晶化，最先形成Li5Au3并出現(xiàn)（001）衍射峰，此后會逐漸形成Li3Au并出現(xiàn)（111）的衍射峰，再經(jīng)過系列嵌鋰最終形成Li3Au2。而在電位達到1 V以內(nèi)，Au不能完全脫鋰，最終形成LiAu2。在隨后的循環(huán)中，Li/Au合金會在Li5Au3和LiAu2之間變化，并不能恢復成為Au。PIETSCH等[78]首次用原位同步加速器X射線層析顯微鏡（SRXTM）和掃描X射線衍射（SXRD）來研究鋰離子電池循環(huán)中的活性物質(zhì)的衰減過程，這兩種技術的結合可以有效地研究非晶活性物質(zhì)及納米化的活性物質(zhì)在循環(huán)中的微弱變化。這種方法可用于研究鋰離子電池中的過渡金屬溶解和合金類負極的嵌脫。HE等[79]用原位應變敏感的亮場相掃描透射電子顯微鏡（BF-STEM）方法，以及密度泛函理論計算研究納米尺寸的尖晶石磁鐵礦的嵌鋰機理，研究發(fā)現(xiàn)Fe3O4納米晶在首次嵌鋰過程中會發(fā)生兩相反應，當進一步嵌鋰時，在單個納米顆粒中會出現(xiàn)3相共存的現(xiàn)象。他們利用相場理論模擬和描述這些非平衡反應路徑，并將觀察到的相變與電池的放電性能直接聯(lián)系起來。LIU等[80]利用解吸電離質(zhì)譜法（DESI-MS）方法研究SEI和CEI膜的化學成分和性質(zhì)。借助高分辨的軌道阱質(zhì)譜儀，可以清楚的確定分子的化學式。實驗以LiMn2O4為例，研究了在不同電解液中，沉積在正極表面的電解液的降解產(chǎn)物；又以Au為例，研究了其循環(huán)后，表面SEI膜的組分。DONG等[81]制備了以Li1.1Mn2O4和AB的混合物為正極，以LiTi2(PO4)3和AB的混合物為負極，采用PTFE為成膜聚合物，得到柔韌性良好、并可以與太陽能電池結合制得可穿戴的水性鋰離子電池，其能量密度達到63 W·h/kg、124 mW·h/cm，功率密度達到3275 W/kg、11.1 W/cm3。LEE等[82]用具有Ni、Mn濃度分層梯度的Li[Ni0.85Co0.05Mn0.10]O2材料作為正極，用碳納米管和硅的球磨復合物作為負極，成功制備了能量密度達到350 W·h/kg的鋰離子電池。電池在1 C倍率下循環(huán)500次依舊展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)效率，通過進一步優(yōu)化有望實現(xiàn)新一代高能量密度動力電池的目標。NA等[83]用一種可以使用紫外光固化的聚倍半硅氧烷對PP/Al2O3隔膜進行改性，固化后的聚倍半硅氧烷可以增加隔膜表面Al2O3的機械強度，同時有效地增加了電解液的浸潤性，因此提升了離子電導率并降低了系統(tǒng)阻抗。實驗過程中用改性后的隔膜測試，200次循環(huán)后在金屬鋰表面并未出現(xiàn)顯著的枝晶生長。HONG等[84]用循環(huán)伏安法研究了氟摻雜和無氟Sn-Ni薄膜電極的鋰離子擴散系數(shù)，結果表明摻雜氟之后，鋰離子的擴散系數(shù)從10-7cm2/s增加到10-6cm2/s，該研究團隊認為氟摻雜通過增強電子導電性和界面穩(wěn)定性從而提高了鋰離子擴散系數(shù)。LI等[85]用1,3-二(1-甲基乙烯基)苯處理S使其形成S共聚物，并覆載于石墨烯上，S共聚物的形貌為蜂窩狀，同時制備了Si-石墨烯復合物并與該S電極組成全電池，得到了很好循環(huán)性能。這主要是因為蜂窩狀的可以容耐S充放電過程中的膨脹收縮，而S共聚物之間強的共價鍵可以極大的限制住S。BERECIBAR等[86]用普通最小二乘法、多層感知器和支持向量機3種方法估計NCM/石墨電池的SOH，其中神經(jīng)網(wǎng)絡估計方法在精度上略占優(yōu)，但計算量過大，上述方法均可根據(jù)增量容量曲線和差動電壓曲線數(shù)據(jù)估計SOH，優(yōu)化特征選擇可根據(jù)部分充電和放電曲線得到較高的估算精度。KAWAURA等[87]采用原位中子反射的方法，觀測了固體電解質(zhì)膜（SEI）的形成。結果顯示了充電過程中SEI的生長和離子的插入，并提出了一種估算電荷量的方法。VIVEK等[88]用原位衰減全反射表面增強紅外吸收光譜（ATR-SEIRAS）研究了電極表面丙烯酯（PC）的分解。該技術能探測電化學反應過程中界面區(qū)域的細微變化。研究表明超氧化物引起的PC開環(huán)反應由電解液陽離子決定。超氧化物反應路徑的計算模型顯示了Li+和四乙基銨（TEA+）活化能勢壘的巨大差異。PEARSE等[89]用X射線光電子能譜來測試鋰離子電池中的內(nèi)部電流分布，首次實現(xiàn)了觀察在不同電流密度下電極內(nèi)電子移動路徑，并由此建立電子在電極內(nèi)的空間分布。通過這種測試手段可以有效的獲得電極內(nèi)的電子模型，從而更好的模擬實際情況下鋰離子電池的動力學過程。LI等[90]將石墨烯氮化硼氣凝膠和離子液體結合制備了一種準-固液鋰離子電池，由于石墨烯氮化硼氣凝膠具有大量的孔洞，可以有效的吸收和固定大量離子液體從而形成接近凝膠的狀態(tài)。這種準-固液電解質(zhì)在25 ℃其離子遷移速率可以達到3.85×10?3S/cm，即便在-20 ℃時其離子遷移率還可以達到2.32×10?4S/cm，這種準-固液鋰離子電池展現(xiàn)出寬溫度適宜性有助于用于設計新型的全天候電池。KHAKANI等[91]用加速量熱儀（ARC）研究了不同顆粒尺寸和不同比表面積LiFePO4電池的熱穩(wěn)定性，結果表明未經(jīng)過充電態(tài)和充電態(tài)LiFePO4穩(wěn)定溫度分別為280 ℃和220 ℃。同時高的比表面積由于能與電解液接觸更加充分，自放熱速率也更快。同時電解液中的LiPF6能大大減小LiFePO4電池的自放熱速率。

6 理論計算、界面反應及其它

SEO等[92]利用第一性原理計算解釋了層狀富鋰材料氧還原對活性的起源，提出氧原子附近過量的Li會造成氧原子的電子結構不穩(wěn)定，從而更容易失去電子貢獻正極的容量。這種通過設計局域結構調(diào)控氧原子對活性觀點，為設計高能量密度的正極材料提供了一種新的思路。TAN等[93]通過建立一個無網(wǎng)格的電子傳輸模型，并通過該模型研究鋰離子枝晶形成過程，發(fā)現(xiàn)降低電池中金屬鋰表面的粗糙因子和提高電解液的離子電導率可以有效抑制枝晶的生長速度。此外模型仿真結果表明，局域電場最大的區(qū)域分布在表面最尖端的兩側，這個發(fā)現(xiàn)有助于解釋金屬鋰枝晶生長無序化的原因。BROWN 等[94]使用雙層復合膜來穩(wěn)定PEO聚合物電解質(zhì)與金屬鋰間的界面。此方法將低分子量PE--PEO嵌段共聚物[通式為H—(CH2)32—(O—CH2CH2)10—OH]沉積在PEO聚合物電解質(zhì)表面，不僅穩(wěn)定了鋰/高分子電解質(zhì)的界面，也將離子電導率提升了近3個數(shù)量級。并用交流阻抗譜、AFM成像和衰減全反射紅外光譜研究了機制。WANG等[95]用原位掃描透射電子顯微鏡（STEM）與電子能量損失譜（EELS）來研究與鋰離子遷移有關的界面現(xiàn)象和相應的電荷轉移現(xiàn)象。用LiCoO2/LiPON/Si 薄膜電池證明了LiCoO2正極和LiPON電解質(zhì)間的無序界面層是固有的。在原位充電過程中，光譜顯示該界面層產(chǎn)生Co離子、氧化鋰和鋰的過氧化物。這些結果表明，LiCoO2/LiPON界面的阻抗機制是由化學變化而不是空間電荷效應造成的。ABDELLAHI等[96]通過第一性原理計算論證了依賴于過渡金屬種類的不同，陽離子的無序可以導致過渡金屬正極材料的Li插入電壓的增加或者減少。如果過渡金屬在脫鋰態(tài)結構MO2中有著高無序能量，那么它會比有序基態(tài)有著更高的平均電壓。反之，如果過渡金屬在嵌鋰態(tài)結構LiMO2中有著高無序能量，那么它會比有序基態(tài)有著更低的平均電壓。 ADAMS等[97]建立全量子機制體系計算了固體中的離子過渡態(tài)和擴散常數(shù)，對于Si中的H、LiFePO4中的Li和Fe。從該計算中，作者驗證了一些經(jīng)典理論中已知的物理量。比如高溫下的擴散常數(shù)可以反映活化能，而低溫下則是由離子隧道效應所產(chǎn)生的恒定擴散率。Si中H的計算驗證了各個擴散類型對于零點能的影響，而LiFePO4的計算強調(diào)Fe反位空位所引導的交叉擴散通道對于擴散常數(shù)的影響。OKUMURA等[98]通過第一性原理計算，重現(xiàn)了LiNi0.5Mn1.5O4和LiMn2O4中的Mn和Ni的XANES光譜。Mn、Ni核附近的局域環(huán)境改變，即尖晶石相轉變和局域鋰離子含量的不同，會對XANES圖像有著重要的影響，從而影響對價態(tài)的判斷。LIN等[99]研究了利用磷酸和β-FeOOH合成FePO4?2H2O的反應過程，結果表明β-FeOOH先溶解在磷酸中，隨后生成FePO4?2H2O。生成的晶相和形貌與磷酸的量有很大關系。單斜相FePO4?2H2O的合成需要快速的Fe溶解隨后在溶液中形成沉淀。正交相的FePO4?2H2O形成涉及到H3PO4和β-FeOOH首先界面反應生成非晶的FePO4?2H2O，隨后逐漸晶化。CHEN等[100]采用第一性原理計算方法，討論高電壓正極材料LiNi0.5Mn1.5O4的氧空位與陽離子摻雜（Mg、Al）對于Ni/Mn排序的影響。通過建立有序和無序的晶胞模型，從能量和價態(tài)的角度分析Ni/Mn的排序。

參 考 文 獻

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Reviews of selected 100 recent papers for lithium batteries（Jun. 1，2016 to Jul. 31，2016）

ZHAO Junnian, WU Yida, ZHAN Yuanjie, CHEN Yuyang, CHEN Bin, WANG Hao, YU Hailong, BEN Liubin, LIU Yanyan, HUANG Xuejie

(Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)

This bimonthly review paper highlights 100 recent published papers on lithium batteries. We searched the Web of Science and found 1880 papers online from Jun. 1, 2016 to Jul. 31, 2016. 100 of them were selected to be highlighted. Layered oxide and high voltage spinel cathode materials are still under extensive investigations for studying Li+intercalation-deintercalation mechanism and evolution of surface structure, and the influences of doping, coating and interface modifications on their cycling performances. Large efforts were devoted to Si based composite anode materials for analyzing the mechanism for Li storage and SEI formation. In-situ technologies are used to analyze the kinetic process and SEI and theoretical work covers the machnism for Li storage, kinetics, SEI and solid state electrolytes. There are a few papers related to electrolyte additives, solid state lithium batteries, Li/S batteries, Li-air batteries, and modeling.

lithium batteries; cathode material; anode material; electrolyte; battery technology

10.12028/j.issn.2095-4239.2016.062

TM 911

A

2095-4239（2016）05-762-13

2016-08-19；修改稿日期：2016-08-20。

趙俊年（1992—），男，博士研究生，研究方向為無負極鋰電池，E-mail：13501388124@163.com；通訊聯(lián)系人：黃學杰，研究員，研究方向為鋰電池及其關鍵材料，E-mail：xjhuang@iphy.ac.cn。