锂电池百篇论文点评（202....1—2023.5.31）_乔荣涵.pdf

第 12 卷 第 7 期2023 年 7 月Vol.12 No.7Jul.2023储能科学与技术Energy Storage Science and Technology锂电池百篇论文点评（2023.4.12023.5.31）乔荣涵，朱璟，申晓宇，岑官骏，郝峻丰，季洪祥，田孟羽，金周，詹元杰，武怿达，闫勇，贲留斌，俞海龙，刘燕燕，黄学杰（中国科学院物理研究所，北京 100190）摘要：该文是一篇近两个月的锂电池文献评述，以“lithium”和“batter*”为关键词检索了Web of Science 从2023年4月1日至2023年5月31日上线的锂电池研究论文，共有3612篇，选择其中100篇加以评论。正极材料的研究集中于钴酸锂、尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4材料的表面包覆和掺杂改性，以及其在长循环中的结构演变等。硅基复合负极材料的研究包括材料制备和对电极结构的优化以缓冲体积变化，并重点关注了功能性黏结剂的应用和界面的改性。金属锂负极的研究集中于金属锂的表面修饰。固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氯化物固态电解质、聚合物固态电解质和复合固态电解质的结构设计以及相关性能研究。其他电解液和添加剂的研究则主要包括不同电解质和溶剂对各类电池材料体系适配的研究，以及对新的功能性添加剂的探索。固态电池方向更多关注层状氧化物正极材料在硫化物、氧化物固态电池中的应用。锂硫电池的研究重点是提高硫正极的活性，抑制“穿梭”效应。电池技术方面的研究还包括干法等电极制备技术。测试技术涵盖了锂沉积和正极中锂离子输运等方面。理论模拟工作涉及电解液的物理性质模拟，界面问题工作侧重于固态电池中电极界面的稳定性研究。关键词：锂电池；正极材料；负极材料；电解质；电池技术doi：10.19799/ki.2095-4239.2023.0425 中图分类号：TM 911 文献标志码：A 文章编号：2095-4239（2023）07-2333-16Reviews of selected 100 recent papers for lithium batteries（Apr.1，2023 to May 31，2023）QIAO Ronghan,ZHU Jing,SHEN Xiaoyu,CEN Guanjun,HAO Junfeng,JI Hongxiang,TIAN Mengyu,JIN Zhou,ZHAN Yuanjie,WU Yida,YAN Yong,BEN Liubin,YU Hailong,LIU Yanyan,HUANG Xuejie(Institute of Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China)Abstract:This bimonthly review paper highlights a comprehensive overview of the latest research on lithium batteries.A total of 3612 online studies from April 1,2023,to May 31,2023,were examined through the Web of Science database,and 100 studies were selected for highlighting in this review.The selected studies cover various aspects of lithium batteries,focusing on cathode materials such as LiNi0.5Mn1.5O4 and LiCoO2.Investigations into the effects of doping and interface modifications on their electrochemical performances and structural evolution during prolonged cycling are discussed.For alloying mechanisms in anode materials,热点点评收稿日期：2022-06-25。第一作者：乔荣涵（1998），男，博士研究生，研究方向为锂离子电池，E-mail：；通讯作者：黄学杰，研究员，研究方向为锂二次电池及关键材料，E-mail：。引用本文：乔荣涵,朱璟,申晓宇,等.锂电池百篇论文点评(2023.4.12023.5.31)J.储能科学与技术,2023,12(7):2333-2348.Citation：QIAO Ronghan,ZHU Jing,SHEN Xiaoyu,et al.Reviews of selected 100 recent papers for lithium batteries(Apr.1,2023 to May.31,2023)J.Energy Storage Science and Technology,2023,12(7):2333-2348.2023 年第 12 卷储能科学与技术such as silicon-based composite materials,many researchers emphasize material preparation,optimization of electrode structures to buffer volume changes,and the application of functional binders and interface modification.Great efforts have been devoted to designing three-dimensional electrode structures,interface modifications,and controlling the inhomogeneous plating of lithium metal anode.Studies on solid-state electrolytes focus on the structure design and performances in sulfide-based,chloride-based,and polymer-based solid-state electrolytes and their composites.In contrast,liquid electrolytes are improved through optimal solvent and lithium salt design for different battery applications and incorporating novel functional additives.For solid-state batteries,studies mainly investigate the compatibility of layered oxide cathode materials with sulfide-based and oxide-based solid-state electrolytes.To address the challenges in Li-S batteries,composite sulfur cathode with high ion/electron conductive matrix and functional binders are explored to suppress the shuttle effect and activate sulfur.Additionally,this review presents work related to dry electrode coating technology,characterization techniques of lithium-ion transport in the cathode,lithium deposition,and theoretical calculations to understand electrolyte viscosity and the solid-state electrolyte/cathode interface.This review provides valuable insights into the advancements in lithium batteries,contributing to the overall understanding and progress in the field.Keywords:lithium batteries;cathode material;anode material;electrolyte;battery technology1 正极材料Zhuang 等1合成了LiMgxNi1xPO4包覆的LiCoO2材料。作者发现经过包覆后镁元素梯度地分布在LiCoO2表面，而镍元素均匀分布在LiCoO2表面。这种结构能够有效提升LiCoO2在4.7 V下的稳定性。该材料和石墨组成全电池在4.6 V下循环500周容量保持率高达63%。Tan等2合成了Mg-Al-Eu共掺杂的LiCoO2材料。研究发现，元素共掺杂引发了一个近表面的高熵区域，该区域包含无序岩盐壳薄层和掺杂元素偏聚的表面层，该区域能够有效抑制氧的演化，进而抑制近表面结构的破坏，提升O3到H1-3相转变的可逆性。经过上述改性的LiCoO2材料在4.6 V的高电压下循环2000周容量保持率达到72%。Courbaron等3采用超临界流体化学沉积(SFCD)方法制备Al2O3包覆层来修饰尖晶石LNMO表面。文章结合互补光谱分析(核磁共振、XPS和纳米俄歇)，证明了与分散过程相比，SFCD形成了更连续、更均匀的涂层。在SFCD下0.5%Al2O3包覆，即约3 nm富Al包覆层修饰的LNMO，在2 C高倍率及高负载下展现出良好的性能发挥，且在4 C下保持了约120 mAh/g的可逆容量。Khotimah等4研究了矩形和五面体LiNi0.5Mn1.5O4颗粒的性能。由于五面体形貌LNMO表面高价态镍的存在，其具有较低的表面能量，导致气体释放且循环稳定性降低。相反，矩形形貌的LNMO由于表面具有较高的Mn3+含量，电化学反应稳定；且具有较高的表面能，防止了表面的乙二醚碳酸酯(EC)分解，从而获得了优异的性能。同时发现通过添加锂盐添加剂三氟甲基苯并咪唑(LiTFB)，可以实现Ni和Mn离子价态的自调节，进一步优化五面体形貌的LNMO(表面无序效应)和矩形形貌的LNMO(Jahn-Teller畸变效应)。Meng等5报道了三环四苯并八烯酮作为有机锂离子电池正极材料。刚性且不溶性的萘基环四苯可逆地接受8个电子，比容量为279 mAh/g，循环135次后容量保持率约为65%，循环性能稳定。DFT计算表明，该正极的还原增加了环应变和环刚度。2 负极材料2.1硅基负极材料Shen等6采用射频磁控溅射和热蒸发的方法制备了Ag纳米颗粒良好分布的Si/AgNPs/Si多层薄膜电极，在非晶硅薄膜层(D_SiAg3)之间插入纳米Ag粒子层不仅有利于锂化和去锂化过程，而且具有高2334第 7 期乔荣涵等：锂电池百篇论文点评（2023.4.12023.5.31）且稳定的容量(2800 mAh/g)，还将倍率能力提高到具有相同结构的薄膜的近3倍，在10 C下可达到1250 mAh/g，容量保持率高达46%。Wang等7通过自组装制备夹层状蜂窝SiO2纳米片/固体SiO2纳米片/蜂窝SiO2纳米片模板，再通过镁热还原得到其负极。其独特的结构有效地提高了机械