鋰電池百篇論文點評（2015.8.1—2015.9.30）

王 昊，閆 勇，林明翔，陳 彬，胡 飛，詹元杰，陳宇陽，趙俊年，武懌達，俞海龍， 劉燕燕，賁留斌，黃學(xué)杰

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鋰電池百篇論文點評（2015.8.1—2015.9.30）

王 昊，閆 勇，林明翔，陳 彬，胡 飛，詹元杰，陳宇陽，趙俊年，武懌達，俞海龍， 劉燕燕，賁留斌，黃學(xué)杰

（中國科學(xué)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，我們以“l(fā)ithium”和“batter*”為關(guān)鍵詞檢索了Web of Science 從2015年8月1日至2015年9月30日上線的鋰電池研究論文，共有2432篇，選擇其中100篇加以評論。正極材料主要研究了富鋰相材料、三元材料和尖晶石材料的摻雜和表面包覆及界面層改進對其循環(huán)壽命的影響。高容量的硅、錫基復(fù)合負極材料研究側(cè)重于SEI界面層、復(fù)合材料、黏線劑及反應(yīng)機理研究，電解液添加劑、固態(tài)電解質(zhì)、鋰空電池、鋰硫電池的論文也有多篇。理論模擬工作包括電極材料體相和界面結(jié)構(gòu)以及電解質(zhì)的輸運性質(zhì)，除了以材料為主的研究之外，針對電池的狀態(tài)估計、失效分析、熱安全分析的研究論文也有多篇。

鋰電池；正極材料；負極材料；電解質(zhì)；電池技術(shù)

1 正極材料

1.1 層狀氧化物正極材料

Kikkawa等[1]通過電子能量損失譜（EELS）和透射電鏡（TEM）使用定量的鋰成像，綜合研究了Li-K、Co-M2,3、Co-L3以及O-K邊譜，觀察到過充電會導(dǎo)致Co3+不斷被還原為Co2+，從顆粒的表面到內(nèi)部氧原子不斷脫出。當(dāng)充電至60%后，在顆粒的表面會出現(xiàn)類-Co3O4和類-CoO相，同時觀察到由于Li+缺失導(dǎo)致的納米裂痕，這些因素都會導(dǎo)致LiCoO2在過充電時的性能衰減。Robert等[2]通過非原位XRD研究了LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（NCA）正極材料在電化學(xué)脫嵌鋰過程中充電到不同截止電壓下的晶體結(jié)構(gòu)改變，發(fā)現(xiàn)在MO2層中空位的存在以及在高荷電狀態(tài)下的Li/Ni互占位導(dǎo)致的微應(yīng)力，在完全嵌鋰狀態(tài)下由于微應(yīng)力的各向異性導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)改變后不能完全恢復(fù)成原始狀態(tài)，影響材料的循環(huán)性能。Wolff-Goodrichm等[3]研究了LiNi0.4Mn0.4Co0.2（NMC442）和LiNi0.4Mn0.4Co0.18Ti0.02O2（NMC442-TiO2）恒電流充電到高電位時的行為，在相同的電壓范圍內(nèi)，NMC442-TiO2與NMC442的容量衰減相當(dāng)，但前者比容量更高。當(dāng)反復(fù)充電到相同的脫鋰態(tài)時，NMC442-TiO2比NMC442的容量保持率更高。對Mn和Co做軟X射線吸收譜的結(jié)果表明，未摻雜Ti的NMC材料中的Mn和Co不斷被還原，說明用Ti取代Co會抑制在NMC正極顆粒的表面形成高阻抗的巖鹽相。Yang 等[4]用電化學(xué)應(yīng)變顯微鏡和原子力學(xué)顯微鏡原位地表征了納米和微米尺度下Li+的擴散并通過計算得到了局部的擴散系數(shù)。結(jié)果表明在外部偏壓下，Li+的移動與表面形貌的改變有密切關(guān)聯(lián)，還實時觀察了充放電情況下電極表面形貌的變化。Li等[5]采用溶膠-凝膠法合成了富鋰錳基層狀材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54(BO4)0.75x(BO3)0.25xO2–3.75x，80周循環(huán)后保持300 mA·h/g的可逆比容量，且DSC數(shù)據(jù)證明熱穩(wěn)定性也有所提高，解釋為聚陰離子調(diào)控了富鋰材料的電子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致M—O鍵減弱，O2p能帶降低，從而提高了O原子的穩(wěn)定性。以上敘述得到了XAS實驗數(shù)據(jù)和DFT模擬計算數(shù)據(jù)的共同驗證。Lim等[6]用共沉淀的方法合成了過渡金屬組分具有梯度過渡的層狀材料，且控制工藝使得這種梯度表現(xiàn)出兩段不同的斜率。經(jīng)過EPMA檢測顆粒截面，確定其核心處組分為Li[Ni0.72Co0.11Mn0.17]O2，表面處組分為Li[Ni0.60Co0.12Mn0.28]O2，全電池1500周容量保持率為88%，充電至4.3 V截止時的可逆容量為200 mA·h/g。Liu等[7]用PVP為螯合劑在Li1.17Ni0.17Co0.17Mn0.5O2（0.4Li2MnO3·LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）表面絡(luò)合形成Mg3(PO4)2，烘干后與乙酸鋰混合均勻，并作燒結(jié)處理，形成表面雙層混合包覆的材料（最外層包覆層為LiMgPO4，次外層為鹽巖層），認為Mg2+在熱處理時擴散到Li+層起到了支柱作用，抑制了過渡金屬離子的遷移，并且由于前期的酸處理提高了首周庫侖效率。Yu等[8]用固相法合成了Ti摻雜的富鋰錳基層狀材料[Li0.26Mn0.6–xTiNi0.07Co0.07]O2（0<<0.1），通過第一性原理和聲子力常數(shù)的計算表明，鈦離子的引入有效抑制了錳離子向鋰離子層遷移，解釋了循環(huán)過程中電壓下降得到緩解的電化學(xué)測試結(jié)果。Devaraj等[9]利用激光輔助的APT（原子探針斷層顯影術(shù)）以及STEM、EDS分析了Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2和LiNi0.5Mn1.5O4兩種材料在充放電前后的元素分布情況。在三維亞納米空間分辨率下，APT可以觀察到循環(huán)前Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2顆粒局部的富Li+區(qū)域和貧Li+區(qū)域以及循環(huán)后Li+的丟失伴隨著的相的分離情況，而對于LiNi0.5Mn1.5O4而言，陽離子則均勻分布。Nayak等[10]用燃燒法合成Li1.2Mn0.56Ni0.16Fe0.08O2和Li1.2Mn0.56Ni0.16Co0.04Fe0.04O2，F(xiàn)e替代Co使得容量保持率提高、平均放電電壓平臺提高，通過拉曼光譜分析，認為主要是Fe摻雜抑制了材料從層狀向尖晶石結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。Wise等[11]結(jié)合EIS、原位XRD和原位XAS分析了用ALD包覆Al2O3的LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2層狀材料在充電到高壓（＞4.4 V）后的結(jié)構(gòu)演變，作者認為表面的Al2O3有效抑制了界面副反應(yīng)的發(fā)生，并且因此還發(fā)現(xiàn)在4.5 V下循環(huán)脫嵌Li+過程中，主要是通過Ni離子的可逆氧化還原反應(yīng)來進行電荷補償。Yan等[12]利用原子分辨率的STEM-EDS研究了層狀材料中Li+層和TM層之間的互占位問題，揭示了Mn、Co和 Ni離子與Li+層混合排列時表現(xiàn)出的巨大差異。相比于Ni離子，Mn、Co離子幾乎保持占據(jù)在TM層，而不傾向于遷移到Li+層。并且在Ni離子達到飽和前，與Li+層共面的Ni離子所占比例與材料中所有Ni的含量成線性對應(yīng)關(guān)系。

1.2 尖晶石正極材料

Ansari 等[13]提出了單層石墨烯可以有效抑制尖晶石LMO正極循環(huán)過程中Mn的損失，通過XPS和TEM觀察到在循環(huán)過程中，單層石墨烯表面形成穩(wěn)定的SEI層，抑制了Mn的損失和結(jié)構(gòu)的改變。通過DFT的計算發(fā)現(xiàn)，單層石墨烯中的缺陷在傳導(dǎo)Li+的同時能夠抑制Mn的擴散，而且石墨烯能與LMO表面的Mn3+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為Mn4+抑制其溶解。Jeong等[14]采用噴霧干燥的方法在原始LiMn2O4二次顆粒的表面包覆了Li1.15Co0.32Mn1.53O4，再通過后期的熱處理，Mn、Co離子相互擴散后使得Mn離子的化合價從表面到內(nèi)部有一個梯度式分布，經(jīng)過XPS和EDX驗證了Co離子的徑向分布和Mn離子化合價的徑向分布之間所對應(yīng)的關(guān)系。

1.3 聚陰離子正極材料

Guo等[15]提出了用共價成鍵的聚亞苯基作為微米級LiFePO4電極的導(dǎo)電添加劑，其中四氟硼酸重氮苯通過與LiFePO4發(fā)生自發(fā)反應(yīng)，在LiFePO4粒子表面均勻形成一層細的聚亞苯基薄膜，這種材料不僅具有較高的振實密度，還具有良好的倍率性能。在20 C的倍率下充放電，1000周后容量大于80 mA·h/g。

2 負極材料

2.1 Si基負極材料

Yu等[16]研究了納米硅電極片在充放電過程中的縱向膨脹，實驗對比了3種黏結(jié)劑PVDF、CMC、PI制備電極片的縱向膨脹系數(shù)，其中PVDF和CMC作為黏結(jié)劑的極片膨脹嚴重，當(dāng)Si的嵌鋰容量達到3500mA·h/g時，極片縱向膨脹超過400%。PI效果最好，但膨脹系數(shù)仍然達到300%。Jaumann等[17]研究了添加劑FEC和兩種黏結(jié)劑（CMC/SBR、PAA）對硅負極界面的影響，并對產(chǎn)生的化合物，特別是氟化鋰、Li2O和磷酸鹽進行了討論，有助于了解硅基電極SEI形成的一般性問題。Havenbergh等[18]對碳包覆的納米硅顆粒作為負極材料進行了研究，通過透射電鏡和阻抗譜手段分析首周循環(huán)過程中SEI的生長演變情況。TEM觀測表明首周充電過程中，納米硅表面的SiO2層直接轉(zhuǎn)換成硅酸鋰鹽，而碳包覆可以阻擋反應(yīng)的發(fā)生，未反應(yīng)的SiO2會阻擋Li+與Si的合金化反應(yīng)。

2.2 其它負極材料

Jeong等[19]先在石墨烯表面負載納米SnO2，然后用臭氧處理樣品，在石墨烯表面形成更多的含氧官能團，再與1,4-苯二硼酸在水熱釜中反應(yīng)形成高度交聯(lián)的石墨烯。這種高度交聯(lián)的Sn-graphene相比普通的Sn-graphene具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性。Nordh 等[20]利用高可調(diào)性的同步加速光電子能譜研究Li‖LTO電池（1∶1 的EC∶DMC及1 mol/L的LiPF6）負極界面。在沒有電化學(xué)反應(yīng)的條件下表面膜也能形成，并且隨著電池循環(huán)，初始形成的表面膜會完全或者部分分解，最終的表面膜主要包含LiPFO、含有C—O的基團和含有P—O的化合物。同時發(fā)現(xiàn)表面膜更傾向于在樣品中含碳添加劑的地方形成而非LTO顆粒處。Maruyama等[21]分析了鋰化的聚甲基硅醚和聚苯基硅醚添加對抑制石墨電極表面鋰枝晶形成的作用，其機理是這類聚合物嵌鋰電位高，具有親脂性，Li+優(yōu)先嵌入且擴散較快。

3 電解質(zhì)

3.1 固態(tài)電解質(zhì)

Yushin等[22]研究了不同退火條件對Li2S-P2S5固態(tài)電解質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過150～250 ℃退火后固態(tài)電解質(zhì)的界面電阻從2500 Ω下降至近100 Ω。而當(dāng)溫度進一步升高至300 ℃時會產(chǎn)生副產(chǎn)物L(fēng)i4P2S6和Li4P2S7，從而降低了離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率。同時不穩(wěn)定的Li4P2S7有可能進一步在充放電過程中與電極材料發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生一系列不良的影響。Devaux等[23]對比研究了直鏈狀和梳子狀PEO與聚苯乙烯（PS）形成共聚物的熔點和結(jié)晶性的差異，以及添加不同含量鋰鹽對電導(dǎo)率的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，權(quán)衡電導(dǎo)率與機械穩(wěn)定性后，直鏈狀的PS-PEO-PS嵌段共聚物（PEO70%，質(zhì)量分數(shù)）表現(xiàn)出最好的性能。其中PS的體積比要高于40%才能形成自穩(wěn)定的薄膜。

3.2 其它電解液/添加劑

Zhang等[24]合成了陰離子為{[CF3SO(=NSO2CF3)2]–}的鋰鹽Li[sTFSI]，該鋰鹽具有超離域性，熔點118 ℃，300 ℃未見分解，遇水相對穩(wěn)定，對鋁集流體有鈍化作用，電壓窗口至5 V，用于鈷酸鋰/石墨電池循環(huán)性能優(yōu)于LiPF6電解液體系。Khasanov等[25]研究了二甲酸亞乙碳酸酯作為電解液成膜添加劑的作用，可以保護石墨在PC基電解液中不發(fā)生分解，與VEC作為添加劑相比，石墨負極表面形成的SEI膜更薄，后續(xù)循環(huán)過程穩(wěn)定性好，同時可抑制正極側(cè)有機溶劑的氧化。Chen等[26]通過在電解液中添加-methylpyrrole（MPL），提高了LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）正極的電化學(xué)性能。在首次充電過程中，MPL會發(fā)生電化學(xué)聚合，在LNMO的表面形成一層薄的、穩(wěn)定的導(dǎo)電膜，穩(wěn)定正極和電解液之間的界面，抑制電解液的分解，從而提高LNMO/Li電池的性能。Huang等[27]報道了一種新型電解液添加劑—trifluoromethyl sulfide（PTS）以提高LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）正極/電解液界面的穩(wěn)定性。當(dāng)在電解液中添加0.5% PTS時，高溫循環(huán)100周后，容量保持率由64%增加到95%。密度泛函理論計算和實驗表征的結(jié)果表明，相比于碳酸酯基電解液，PTS首先被氧化，產(chǎn)生一層SEI膜覆蓋在LNMO的表面，有效抑制電解液持續(xù)的分解和LNMO的結(jié)構(gòu)破壞。Shin等[28]通過電化學(xué)分析方法研究了石墨負極和LiMn2O4（LMO）在室溫和高溫下循環(huán)時FEC電解液添加劑對正負極的不同影響，負極SEI膜的界面阻抗減小，熱穩(wěn)定性增加，表現(xiàn)出較好的倍率性能，容量保持率提高，而在高溫下，由于電解液中的FEC發(fā)生脫氟化氫作用產(chǎn)生HF，并且在高溫下這種反應(yīng)加劇，從而產(chǎn)生大量的HF，HF催化導(dǎo)致錳溶解加劇。因此，在全電池中，電解液中需添加適量的FEC從而使FEC對正極的不利影響降到最低。Luo等[29]研究了在基于碳酸酯的電解液中添加丁二酸酐（SA）對高電壓鋰離子電池性能的影響。在以LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）為正極的5 V鋰離子電池中，SA會首先分解，在正極表面形成一層保護膜，從而阻止基于碳酸酯的電解液進一步的氧化分解，提高LNMO/Li半電池在室溫下的循環(huán)穩(wěn)定性。Pires等[30]研究了tris（2,2,2- trifluoroethyl）phosphite（TTFP）電解液添加劑對富鋰NMC材料—Li2MnO3-(1–)LiMO2（＞＞1，M=Ni、Co、Mn）的首周活化和循環(huán)的影響。CV、恒電流充放電循環(huán)、EIS的結(jié)果表明，TTFP會鈍化鋁集流體，同時會提高Gr//富鋰NMC全電池的長期循環(huán)穩(wěn)定性。XPS的結(jié)果表明，在循環(huán)的過程中，TTFP出現(xiàn)在正極的表面，同時在放電結(jié)束時會產(chǎn)生Mn3+。Bernhard等[31]研究表明，石墨電極在2%碳酸亞乙烯酯（VC）中預(yù)先循環(huán)形成SEI后，可以將H2量減小到原來的1/7.5，能防止痕量水產(chǎn)生氣體，這與鈦酸鋰的情況不同。

4 電池技術(shù)

4.1 鋰空氣電池

Osaka等[32]發(fā)現(xiàn)在1 mol/L的LiTFSI/ DMSO電解質(zhì)溶液中，SEI中的無機化合物（如碳酸鋰、氧化鋰和氟化鋰）與有機化合物如ROCO2Li和聚碳酸酯相比，能更有效地防止副反應(yīng)的發(fā)生。無機化合物在SEI的表面和內(nèi)部形成，提高了鋰負極的庫侖效率。Garcia 等[33]用同位素光譜學(xué)標(biāo)定方法研究了Li-O2電池充電至高電位時H2的來源，提出DME在低電壓下轉(zhuǎn)變成甲酸或乙酸鋰鹽的分解路徑，NMR實驗發(fā)現(xiàn)DME分解發(fā)生在Li2O2水溶液中，檢測同位素D2O發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物也在放電過程中的正極觀察到。作者運用密度泛函理論計算，發(fā)現(xiàn)DME的分解是Dakin類型的氧化還原機制。Huang 等[34]提出了二維模型設(shè)計的非質(zhì)子鋰空氣流動電池，其中循環(huán)的有機電解液增加了負極的氧供應(yīng)，模型參數(shù)對正極容量的影響研究結(jié)果展示了當(dāng)電流密度為1.5 mA/cm2時雙正電極層的容量比單正電極層高5%，在電流密度為0.2 mA/cm2時調(diào)節(jié)電解液的流速能使電池容量增加3.7%。Suzuki 等[35]用鋰金屬負極，以聚乙烯氧化物和Li(CF3SO2)2N作為保護層，Li1+x+yAl(Ge, Ti)2–xSiP3–yO12作為固體電解質(zhì)和噴濺的鉑條紋組成鋰空氣電池。當(dāng)電池以1 uA/cm2的速率放電300 h，通過拉曼光譜和XPS在氧、鉑和電解液的三相界面以及鉑與固體電解質(zhì)的表面檢測到了Li2O2。Liu等[36]在碳布上原位生成了TiO2納米線陣列，作為鋰空氣電池的正極材料。主要利用碳布良好的力學(xué)性能實現(xiàn)了柔性鋰空電池，利用TiO2的化學(xué)穩(wěn)定性和陣列構(gòu)型降低了電池的極化，提高了循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

4.2 鋰硫電池

Manthiram等[37]使用一步水熱法制備了一種氮、硫摻雜的石墨烯泡沫，以這種高導(dǎo)電性的石墨烯泡沫作為集流體吸附多硫化物溶液后制備成整體電極，可以有效地提升電池的循環(huán)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。其中硫的負載量最大可以達到8.5 mg/cm2，半電池比容量在0.2 C倍率下循環(huán)可以達到1200 mA·h/g，循環(huán)500次后比容量可以保持732 mA·h/g。Yu等[38]使用陽離子選擇性的鋰化全氟磺酸膜作為隔膜和電解質(zhì)，且用高比表面積的活性納米碳纖維作基底，將多硫化鋰吸附其中作為極片，并在這兩個中間放上薄的活性炭纖維作為上層集流體。他們認為該優(yōu)異的三明治結(jié)構(gòu)和鋰離子導(dǎo)電膜可以大幅提高Li/S電池的性能。Yan等[39]制備了多層交替排列的帶負電的硫碳納米管層和帶正電的硫聚苯胺層，認為該結(jié)構(gòu)可以限制固定多硫離子以防其穿梭至鋰負極，該結(jié)構(gòu)在1 C下具有超過600周的循環(huán)壽命和高達97.5%的效率，在0.3 C、0.6 C、1 C和2.5 C下分別具有可逆容量1100 mA·h/g、900 mA·h/g、700 mA·h/g和450 mA·h/g。Takeuchi等[40]使用熱處理和球磨制備出了低結(jié)晶態(tài)的Li2S，并制備了Li2S-FeS（=1、2）復(fù)合物作為電極，Li2S∶FeS（4∶1，mol）具有初始充電容量600 mA·h/g，常規(guī)的充放電循環(huán)放電時容量僅為330 mA·h/g，但當(dāng)以分段預(yù)循環(huán)處理后容量增加到730 mA·h/g。原位XRD和原位XAFS測試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)分段循環(huán)預(yù)處理后Li2S相的可逆性有所提高，且發(fā)現(xiàn)S和Fe的價態(tài)和局部結(jié)構(gòu)的可逆性。Song等[41]為了提高Li/S電池的電化學(xué)性能采取了以下幾個方法：①用CTAB處理氧化石墨烯GO—S使其帶有更多的官能團，可以吸附更多的活性物質(zhì)；②采用彈性黏結(jié)劑以減少機械降解；③使用離子液體（PYR14TFSI/DOL/DME）作溶劑，該離子液體可以減少多硫離子的溶解，防止穿梭效應(yīng)，且還可以抑制鋰枝晶的產(chǎn)生。通過這幾種方法后Li/S電池的壽命至少有800周。Kim等[42]利用苯胺包覆CMK-3，并將S灌進其中做成電極。該材料具有很好的電化學(xué)性能，50周后在0.1 C時容量有1026 mA·h/g，100周后在0.2 C時容量有920 mA·h/g，且具有很好的倍率性能，在1 C下有814 mA·h/g的容量。他們認為這主要是因為苯胺的重氮官能團、良好的包覆能力及其大量的官能團提供了良好放電產(chǎn)物附著點。Park等[43]利用含有電子捐贈官能團的聚合物包覆層約束可溶的多硫化鋰。聚合物骨架上的酯基官能團可以與多硫化鋰形成Li鍵，由此可以顯著提高極片的容量和循環(huán)穩(wěn)定性，認為高度交聯(lián)的硫醇烯聚合物是十分有效的。Noh等[44]研究不同的放電倍率下得到的不同的相結(jié)構(gòu)，在低倍率下更易形成晶型的Li2S，而在高倍率下更易形成無定形的Li2S。根據(jù)形貌和過電位認為無定形的Li2S更易被氧化為可溶的多硫離子，這是因為無定形的Li2S具有更快的Li+擴散速度。Jha等[45]以Li2S為正極，以Si為負極組裝成全電池，并研究Li2S顆粒的初始活化過程及活化過程對Li2S/Si電池的影響，采用原位XRD、SEM和EDS分析表明，Li2S先轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗔螂x子后再轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)S，且在正極及隔膜之間有大片的S出現(xiàn)。Kim等[46]研究了Li/S電池的3個影響因素：①不同負載量；②添加劑；③阻隔層。制備了高S負載量的極片，在隔膜上包覆聚苯胺（PAN），添加不同的添加劑LiNO3和CeNO3。發(fā)現(xiàn)高負載是可行的，而包覆PAN和添加CeNO3對電池的電化學(xué)性能有很好的提高。Barghamadi等[47]研究離子液體C4mpyr-TFSI和LiNO3對Li/S電池的影響。該離子液體具有很好的熱學(xué)、化學(xué)及電化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)測試該離子液體和LiNO3都對負極的界面保護有貢獻，兩者結(jié)合可以獲得更好的電化學(xué)性能。Chen等[48]將還原石墨烯（rGO）和納米S進行復(fù)合，再加入多功能添加劑硫化聚蒽醌（PAQS）做成極片。層狀和多孔的還原石墨烯不僅可以提供電子和離子的傳輸通道，還可以限制多硫離子，而PAQS是很好的S捕捉劑，還是鋰離子導(dǎo)體。該極片具有很好的電化學(xué)性能，在0.5 C下具有1255 mA·h/g的容量，1200周內(nèi)容量衰減僅0.046%每周，且在8 C下還有615 mA·h/g的容量。Hakari等[49]將Li3PS4同AB進行復(fù)合后做成極片，發(fā)現(xiàn)AB提供電子通道后，Li3PS4可以可逆的進行充放電，在0.064 mA/cm2的放電倍率下，首周充電容量達220 mA·h/g，首周庫容效率達68%，30周后仍有100 mA·h/g的可逆容量且容量衰減較慢。Li3PS4-AB的電壓達2.6 V，認為Li2S-Li3PS4-AB中Li3PS4不僅提供Li+傳輸通道，同時作為活性物質(zhì)。Cuisinier等[50]研究電子對給予體溶劑（EPD）對多硫離子體系的影響。認為低活潑的EPD溶劑對于液態(tài)電極或液流型電池具有較好的效果，結(jié)合高吸附電極材料和高度游離的溶劑效果最好。Li等[51]將石墨烯納米片和硫酸鋰進行復(fù)合并熱處理得到均勻的石墨烯和Li2S的復(fù)合物。石墨烯納米片在這一過程中同時充當(dāng)碳源還原硫酸鋰，這樣石墨烯就進行了原位的刻蝕。Lv等[52]以S-C作為正極以石墨作為負極組裝全電池，發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用低濃度的LiTFSI電解液時，該全電池的性能很差，而當(dāng)采用高濃度的電解液時，該全電池是可行的，認為在高濃度的電解液中，石墨負極的界面性質(zhì)發(fā)生了極大的變化，會形成一層非常薄的、幾乎不可見的SEI保護石墨的晶格。Agostini等[53]討論LiNO3和Li2S8對Li/S電池的影響。使用該電解液體系，發(fā)現(xiàn)其具有超過200周的高庫容效率且有750 mA·h/g的穩(wěn)定容量。同時他們先對石墨負極進行預(yù)鋰化后與該S極片組裝成全電池，發(fā)現(xiàn)該電池具有500 mA·h/g的穩(wěn)定容量。Balach等[54]對商用聚丙烯隔膜進行表面處理使功能化的介孔碳能夠集成在其上面，發(fā)現(xiàn)使用該功能化介孔碳包覆的隔膜后，Li/S電池具有很好的電化學(xué)性能，在0.2 C下初始容量高達1378 mA·h/g，且在0.5 C下500周后仍有723 mA·h/g的容量，容量衰減僅0.081%每周。Chiang等[55]研究了在鋰硫電池充放電過程中Li2S的析出現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓達到2.05 V時Li2S4和Li2S8開始分解生成Li2S，即使電壓只差10 mV也會產(chǎn)生嚴重的析出現(xiàn)象，在不同電解液體系下，Li2S的析出電壓略有不同，不過偏差都在毫伏級別。Arava等[56]在官能團化的石墨烯表面生長了納米Pt顆粒，使用這種復(fù)合材料作為鋰硫電池負極，可以在充放電過程中有效地固定Li2S，抑制多硫化物在電解液中的漂移過程。復(fù)合材料相比于單純石墨烯作為負極容量增加約40%，循環(huán)效率提升至93%。

Zu 等[57]提出了利用氟化醚電解液去抑制Li/S電池中的多硫離子的穿梭，并研究了TTE分子與溶解的多硫化合物在Li金屬負極表面的相互作用，結(jié)果表明負極Li金屬表面的SEI包含了分層的LiF成分，增強了SEI的穩(wěn)定性。Hagen 等[58]通過對2002—2014年274篇Li/S電池文獻的總結(jié)，并對比商業(yè)成熟的NCR 18650B給出了未來Li/S電池大規(guī)模商業(yè)化的4個基本要求：硫的負載量必須大于6 kg/cm2；正極中S的成分>70%；硫的利用率>70%；E/S質(zhì)量比>3∶1。而這種標(biāo)準對于目前的Li/S電池來說很難達到。

5 電池表征和測量技術(shù)

Yamada 等[59]用交流阻抗法研究了正極材料和有機電解液界面反應(yīng)，通過脈沖激光沉積的方法得到了平整的軸取向的LiCoO2和LiMn2O4的薄膜電極。通過對比發(fā)現(xiàn)，LiMn2O4薄膜電極的電荷轉(zhuǎn)移電阻是遠遠小于LiCoO2薄膜電極的，在經(jīng)過幾次充放電循環(huán)后，LiCoO2薄膜的電荷轉(zhuǎn)移電阻顯著變大，而LiMn2O4薄膜的電荷轉(zhuǎn)移電阻變化不明顯。Hu等[60]利用原位STM和循環(huán)伏安法研究了Py13FSI和Py13TFSI與高定向熱解石墨的兼容性。研究表明嵌入高定向熱解石墨的Py13陽離子出現(xiàn)在離子液體大量分解前，相比于Py13FSI，Py13TFSI更容易嵌入高定向熱解石墨，主要是因為FSI相比于TFSI更易分解形成密實的薄膜結(jié)構(gòu)，阻止反應(yīng)進一步發(fā)生。同時添加Li鹽后能促進FSI陽離子的分解和SEI膜的形成，使系統(tǒng)的性能更加穩(wěn)定。Lahiri 等[61]用原位的原子力顯微鏡研究LiTFSI-[Py1,4]TFSI在Au（111）上納米尺度的相互作用，當(dāng)LiTFSI的濃度為0.1 mol/L時，Li+會與TFSI–配位形成[Li(TFSI)2]–，當(dāng)Li+的濃度增加時（>0.5 mol/L的 LiTFSI），最內(nèi)層的分隔距離會減小，界面層數(shù)也會減少，可能的原因是Li+對[Py1,4]+的取代和Li的嵌電位沉積并形成團聚。Buchner 等[62]在超高真空條件下利用STM、XPS、FTIRS研究了[BMP][TFSA]的單層膜和多層膜與Li在Cu（111）面上的相互作用。沉積的Li將會導(dǎo)致[TFSA]的陰離子分解，產(chǎn)生LiF和Sad或Li2S。當(dāng)沉積Li的表面溫度大于300 K時，包含碳的物類減少，在溫度高于450 K時含碳的物類完全分解。Bizeray等[63]用擴展卡曼濾波方法估計準二維電池模型空間分布的電池內(nèi)部狀態(tài)，可用微分代數(shù)方程的狀態(tài)估計在每一個時間步的事變線性近似來估計狀態(tài)誤差，該算法200 s內(nèi)即可將一個預(yù)設(shè)SOC誤差達30%的模型參數(shù)恢復(fù)出來。Feng等[64]用集總熱模型分析了6串平板電池模塊的熱失控傳遞過程，提出提升電池?zé)崾Э赜|發(fā)溫度、降低總產(chǎn)熱、增加熱傳導(dǎo)和在單體電池間增加較厚的阻隔層可抑制模塊的熱失控。Ahmed等[65]提出了一個降階的電化學(xué)模型來檢測電池的使用狀況，該模型有18個參數(shù)，參數(shù)由遺傳算法確定，通過EV在城市道路實際運行的情況（UDDS）來進行擬合，并利用EV實際在公路運行情況（HWFET）進行驗證。該模型的一個特點是在參數(shù)優(yōu)化的過程中定義SOC的參數(shù)作為限制約束條件。Ahmed等[66]在傳統(tǒng)的電化學(xué)基礎(chǔ)上提出了以SEI的增長導(dǎo)致電極有效體積減少來模擬電池容量的衰減，利用遺傳算法給出老化電池的模型參數(shù)，包括OCV-SOC的關(guān)系、SEI、固相擴散系數(shù)、電極有效體積、最大和最小的化學(xué)計量比值。另外作者利用平滑多變結(jié)構(gòu)濾波器SVSF來嚴格估計電池的SOC，準確率高。Dai等[67]提出了一個基于自適應(yīng)卡爾曼濾波器的等效電路熱模型來模擬商用電池的動態(tài)熱行為，結(jié)合實驗測得的數(shù)據(jù)，利用最小二乘法確定模型參數(shù)，除去起始部分偏差較大外，該模型可以很好地模擬電池內(nèi)部的溫度。另外考慮電池實時的內(nèi)部和表面的熱量交換，作者又利用聯(lián)合的卡爾曼濾波器來模擬電池內(nèi)部和表面的熱阻抗，與實際內(nèi)置的熱電偶測得的數(shù)據(jù)相比，誤差只有1 ℃。Fell等[68]利用H的同位素D來研究LTO電池的產(chǎn)氣來源，作者分別在正極、負極和電解液中引入重水D2O，另外用重水化處理的DMC加入到電解液中，利用GCMS發(fā)現(xiàn)電池容量的衰減和比表面積電阻的增長與電池中水含量有直接關(guān)系，氣體的主要成分為H2、CO、CO2，結(jié)論是H2主要來自于正負極和電解液中痕量的水，CO和CO2來源于炭黑被水氧化。文中沒有區(qū)分重水產(chǎn)生的D2和D-H以及其它來源產(chǎn)生的H2。Cao等[69]研究了經(jīng)過大量中子和伽馬射線照射后鋰離子電池正極材料微結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的電池容量的改變。研究發(fā)現(xiàn)，LiCoO2暴露在大劑量中子射線后其粒徑顯著增大，由于大劑量輻射造成了原子在正極材料晶格內(nèi)部產(chǎn)生位移，使得材料產(chǎn)生大量的晶格缺陷，進而導(dǎo)致電池容量產(chǎn)生一定程度的衰減。Wagemaker等[70]將兩種尺寸LiFePO4分層涂布制成電極，使用中子衍射技術(shù)原位研究在不同倍率下Li+的遷移過程，發(fā)現(xiàn)在低倍率充放電情況下FePO4顆粒越小時越優(yōu)先反應(yīng)生成LiFePO4，原因是小顆粒擁有更小的成核勢壘；在中間倍率條件下充放電，接近集流體一側(cè)的LiFePO4會優(yōu)先反應(yīng)發(fā)生脫鋰嵌鋰，原因是此時電子電導(dǎo)起主導(dǎo)作用，可以通過額外添加導(dǎo)電碳來消除該效應(yīng)；高倍率循環(huán)時電解液的浸潤性以及離子電導(dǎo)起主導(dǎo)作用，所以接近電解液一側(cè)的LiFePO4優(yōu)先反應(yīng)。Barai等[71]使用降階模型研究了單個活性顆粒在不同顆粒大小以及不同倍率下的機械降解，降階模型包含兩個不同的參數(shù)：損傷的最大程度和損傷的速率。在活性顆粒外表面的微裂紋密度的演化對表面濃度有重要影響，對電化學(xué)影響較大。由于使用了降階模型，只考慮了脫鋰過程中接近顆粒表面的微裂紋的形成?？紤]到電極里的顆粒大小分布，將小顆?？拷裟ざ鴮⒋箢w粒接近集流體是有利的。Barcellona等[72]研究了負載循環(huán)與電池老化的關(guān)系，通過對3個電池進行不同的充放電循環(huán)以估計電池的健康狀況以及對老化的影響，可以看出電池的老化與流過電池的總電荷有關(guān)，尤其與總移動電荷的均方根有關(guān)。Lee等[73]通過結(jié)合電阻產(chǎn)熱和電化學(xué)以及放熱反應(yīng)模型來研究熱失控，為了阻止熱失控，當(dāng)電池的容量和體積相同時需要增加對流熱交換面積，當(dāng)短路電流相同時需要減少活性物質(zhì)負載量和活性物質(zhì)的產(chǎn)熱，并要降低電池的內(nèi)阻。Ecker等[74]通過將一個7.5 A·h的軟包電池參數(shù)化以后，將測量的參數(shù)集成到一個簡單的物理化學(xué)模型中去模擬電池的動力學(xué)行為，將模擬的結(jié)果與不同倍率、不同溫度以及脈沖波條件下測量的結(jié)果進行比較，活化能擬合表明通過電化學(xué)阻抗譜得出的更適合將模型參數(shù)化。Ecker等[75]將基于一個7.5 A·h的軟包電池建立的物理化學(xué)模型參數(shù)化并與現(xiàn)有的文獻的參數(shù)進行比較，測得的EC/EMC/LiPF6電解液的離子電導(dǎo)率與擴散系數(shù)與文獻中的值符合得較好，而測得的電極材料的電子電導(dǎo)率卻顯示較大的背離。根據(jù)不同的樣品有4個數(shù)量級的差別。通過GITT和EIS可以確定其擴散系數(shù)，這兩種方法在確定擴散系數(shù)與濃度關(guān)系時得到的結(jié)果較一致，而在確定與溫度關(guān)系時得到的結(jié)果卻差的較大。結(jié)果顯示，擴散系數(shù)與材料中鋰的濃度有較大關(guān)系。Lopez等[76]研究了電池的熱失控和熱傳播行為，在濫用條件下放熱反應(yīng)可能導(dǎo)致熱的釋放觸發(fā)連鎖的不安全反應(yīng)，從電池到電池的熱失控的傳播表明，增加模塊中電池內(nèi)部的空間可以降低熱失控傳播的可能性。Marcicki等[77]研究了1S4P電池模塊的碰撞測試導(dǎo)致達到內(nèi)部短路電流后來定量每個電池的故障電流，結(jié)合電壓和溫度測量提出了測量故障電流的新方法來描述濫用碰撞導(dǎo)致的模塊失效，通過電流測量來計算短路電阻，表明熱失控和電阻產(chǎn)熱在幾百瓦數(shù)量級上電阻接近20 mΩ。Schw?bel等[78]通過將LiPON樣品暴露在金屬Li中，發(fā)現(xiàn)表面處不同的化學(xué)反應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)單元的量明顯減少，該化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致分解成更小的單位，如Li3PO4、Li3P、Li3N和Li2O。這是LiPON和鋰界面處化學(xué)反應(yīng)的首次報告。Ghanbari等[79]首次通過GD-OES深度剖析對鋰沉積進行檢測，發(fā)現(xiàn)正極表面鋰沉積和SEI沉積之間有顯著區(qū)別，在鋰沉積的情況下鋰的量更多，GD-OES能方便快捷地檢測和表征正極表面鋰沉積。Chang等[80]使用同位素富集的Li金屬電極和自然界豐富的7Li金屬對電極來研究高頻場對Li正極的穿透，并證實了鋰枝晶較高頻率峰的分配，研究表明鋰核磁共振光譜法可以用作表征微觀結(jié)構(gòu)類型和數(shù)量的探針。Goutam等[81]利用熱電偶和IR成像研究了商用的20 A·hNMC、14 A·hLFP和5 A·hLTO電池在不同的放電倍率和脈沖充放電下的表面溫度變化情況，發(fā)現(xiàn)NMC電池溫升最高、LTO溫升最小，另外在放電起始階段，溫度分布最高點在正極極耳處。隨著反應(yīng)的進行，溫度最高點轉(zhuǎn)移至中心位置；擱置時，整體溫度有所降低。Sommer等[82]利用光纖應(yīng)變傳感器研究了軟包電池體積變化情況，發(fā)現(xiàn)體積隨著SOC的增大而增大，原因在于在電極/電解液界面處快的Li+嵌入和在活性物質(zhì)固相中慢的擴散導(dǎo)致的不平衡性，擱置過程中應(yīng)力一定程度釋放。Huang等[83]利用三電極研究了5A·h NMC/graphite在充放電過程中的動態(tài)阻抗，發(fā)現(xiàn)相對正極而言，電荷轉(zhuǎn)移電阻在嵌鋰過程要比脫鋰過程要大。借助單粒子模型分析，認為這種不同是由于電解液中鋰離子的濃度不同引起的。Allcorn等[84]研究了Sb和Cu2Sb合金在相同條件下與石墨電極的熱穩(wěn)定性的比較，通過非原位XRD和XPS研究了體相和表面層的產(chǎn)物并用DSC研究了這幾個電極的相對產(chǎn)熱以及降低低溫放熱反應(yīng)導(dǎo)致熱失控，以增強電池的安全性。Sb和Cu2Sb與石墨類似，會經(jīng)歷低溫反應(yīng)，分別在90 ℃和130 ℃發(fā)生SEI的破壞。Sb和Cu2Sb在低于150 ℃下每單位容量的產(chǎn)熱比石墨低37%，這對于阻止熱失控是一個很重要的范圍。Barai等[85]研究了SOC與OCV之間的關(guān)系，之前的測試OCV滯后的步驟沒有考慮到變量的耦合作用導(dǎo)致的滯后的明顯增加，采用新的測試方法表明，電池的OCV與放電容量有直接的關(guān)系，測得的電池容量誤差在5%以內(nèi)。LFP電池的滯后最大（38 mV）而LTO的滯后最?。?6 mV），使用動態(tài)的滯后模型可以更好地準確預(yù)測SOC，滯后是SOC的函數(shù)而不是一個常數(shù)。Grose等[86]研究了電池容量的減少以及循環(huán)和儲存過程中內(nèi)阻的增加是由很多因素和微結(jié)構(gòu)變化造成的，LMO和NMC顆粒的內(nèi)部出現(xiàn)破裂，導(dǎo)致正極質(zhì)量的損失以及柱形電池的塑料變形，而且會導(dǎo)致活性物質(zhì)和隔膜以及集流體的分離，在儲存和循環(huán)衰減的電池里，NMC會丟失Mn并且NMC的晶體結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化。Li等[87]研究了梯度材料用于鋰離子電池中由于結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性和各向異性導(dǎo)致這些材料有很好的儲能性能，通過理論表征模型和微尺度的實驗表征技術(shù)來研究電池性能的衰減，討論電池安全性以及預(yù)測電池的性能。Lopez 等[88]提出了一種溫度濫用模型，分析了電池在固定加熱功率下的熱失控行為，傳統(tǒng)的烤箱測試證明了模型的有效性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)烤箱溫度上升或?qū)α鳒p少時，電池的熱失控行為越劇烈。同時研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度上升時，SEI首先分解，隨后負極與溶劑發(fā)生反應(yīng)，最后正極與溶劑發(fā)生反應(yīng)。Zhu等[89]使用原位的液體二次離子質(zhì)譜儀第一次直接觀察了鋰離子電池在動態(tài)操作情況下固液電解液界面的分鐘結(jié)構(gòu)演變，當(dāng)金屬鋰在銅電極上沉積時，會導(dǎo)致溶劑分子在電極上聚集，這個溶劑聚集層會耗盡鹽中的陰離子和減少Li+的濃度，在緊靠電極上形成了一個薄電解液層，因此會對電池的過電勢有貢獻。

6 理論計算、界面反應(yīng)及其它

Guan 等[90]利用相場模型模擬SEI生長過程中的納米結(jié)構(gòu)形態(tài)的轉(zhuǎn)變。該模型下，SEI的形貌由總自由能最小所達到的兩相平衡狀態(tài)所決定，而化學(xué)勢滿足雙阱函數(shù)，基于Fick定律和質(zhì)量守恒定律，預(yù)測了SEI具有多層多孔結(jié)構(gòu)，研究鋰離子濃度分布和擴散系數(shù)并計算出Li+擴散系數(shù)和電阻。Wei 等[91]采用第一性原理計算結(jié)合實驗，闡明三元材料LiNiMnCoO2（NMC，++=1）的Li+擴散動力學(xué)，Li的遷移以氧位啞鈴跳躍式躍遷為主，當(dāng)1/3的Li+脫出時，Li的四面體位躍遷開始占主導(dǎo)地位，被Ni包圍的Li傾向于具有更低的活化能以及形成活躍路徑。Husch等[92]從SEI形成和石墨剝落角度，通過量子化學(xué)計算，提出初步篩選和發(fā)現(xiàn)新電解質(zhì)的方法，分析反應(yīng)能和反應(yīng)產(chǎn)物、反應(yīng)產(chǎn)物的溶解性、氧化穩(wěn)定性和動力學(xué)活躍程度的估計值。石墨剝落方面，作者把所有反應(yīng)物和相關(guān)產(chǎn)物的自生成石墨插入化合物的穩(wěn)定性作為一個評估量。Kim等[93]運用密度泛函理論的第一性原理計算，構(gòu)建LiMn2O4的（001）和（111）晶面表面，并對其進行研究，認為弛豫方案和表面重建是獲得穩(wěn)定表面的關(guān)鍵。計算結(jié)果表明，（001）和（111）具有非常接近的表面能，并且易相互轉(zhuǎn)變，從而解釋了實驗上立方到八面體形狀的獲得。在封閉且無物質(zhì)交換的體系中，（001）面容易形成。在開放的氣氛和化學(xué)勢下，800 K時，（111）表面具有比（001）更低的能量，從而顆粒呈截角八面體，更高的溫度不利于獲得（111）表面。由于（111）表面沒有Mn原子，可以削弱Mn溶解機制。Seymour等[94]運用混合本征向量結(jié)合密度泛函理論，計算研究部分脫鋰的LiMnO2（Li0.5MnO2）的遷移機制和相轉(zhuǎn)變機制。在初始階段，層狀結(jié)構(gòu)中主要發(fā)生Li+向四面體和八面體局域位置的遷移。隨后，Mn以MnO5中間產(chǎn)物的形式開始遷移，伴隨著Mn3+到Mn2+的電荷傳輸過程。此外還討論了Mn的3d電子計算時值有無以及超級晶胞大小的選取對于計算相傳輸和遷移勢壘的影響。Timoshevskii等[95]對LiFePO4（LFP）的表面進行了原子和電子結(jié)構(gòu)的第一性原理理論研究?；诳偰芰坑嬎?，得出被氧化表面的原子結(jié)構(gòu)并由表面的重建得出電子的分布特性。原始（010）裸露表面是絕緣的，而吸收氧之后，呈現(xiàn)出半金屬的狀態(tài)。作者進一步在氧化的表面沉積一層Li2S，發(fā)現(xiàn)S的2p電子填入LFP表面的帶隙當(dāng)中，這說明氧化的LFP表面不僅僅自身提供導(dǎo)電層，而且誘導(dǎo)Li2S頂層的導(dǎo)電通道。Xu等[96]用第一性原理計算了Li間隙原子在α-AlF3、α-Al2O3、m-ZrO2、c-MgO和α-quartz SiO2晶體中的擴散，為深入理解絕緣包覆提供基準。假設(shè)包覆層具有類似電解質(zhì)的電子絕緣和離子導(dǎo)通特性，利用歐姆電解質(zhì)模型來評估其電阻。計算表明，晶態(tài)的α-AlF3、α-Al2O3、m-ZrO2、c-MgO具有很慢的離子擴散和較大的躍遷勢壘0.9 eV，而α-quartz SiO2具有各向異性的表現(xiàn)，<100>和<001>方向分別具有0.736 eV和0.276 eV的勢壘，即<001>方向具有定向快離子導(dǎo)電特性。無定形態(tài)的am-Al2O3和am-AlF3也比其晶態(tài)具有更高的離子導(dǎo)電特性。Wang等[97]運用第一性原理計算多種可能的固態(tài)快速鋰離子導(dǎo)體材料，歸納和總結(jié)各個材料的異同發(fā)現(xiàn)，面心立方的陰離子框架具有相互連接相同能量的四面體位網(wǎng)格的能力，Li+在相鄰的四面體位之間躍遷具有較低的勢壘，從而具有較高的鋰離子電導(dǎo)率。Joshi等[98]研究了不同堿金屬嵌入BC3的電化學(xué)過程，通過理論計算發(fā)現(xiàn)Li+嵌入BC3的最大理論容量可以達到858 mA·h/g，開路電壓在0.55～1.05 V。有趣的是當(dāng)鉀離子嵌入BC3時其理論容量也可以達到858 mA·h/g，但是由于開路電壓位于2.26～2.42 V，有可能更適合作為正極材料使用。Croy等[99]研究了層狀富鋰富錳材料Li2MnO3·(1–)LiMn0.5Ni0.5O2首周充電的原子不穩(wěn)定現(xiàn)象。該材料初始結(jié)構(gòu)具有LiMn2條紋和NiMn條紋交替排列的特征，基于此結(jié)構(gòu)進行脫鋰的結(jié)構(gòu)弛豫計算，并進行1000 K的分子動力學(xué)模擬。計算表明，Li2MnO3區(qū)域有1/4的氧離子偏離了原來的位置，形成O==O雙鍵，伴隨著1/3的錳離子向脫鋰的鋰層遷移以及NiMn比例發(fā)生很大變化，最終結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。Unemoto等[100]研究了Li/LiBH4/TiS2電池的界面層，該電池在LiBH4/TiS2界面形成的可能是Li2B12H12，穩(wěn)定且具有較高的離子電導(dǎo)率，電池后續(xù)循環(huán)效率接近100%。

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Reviews of selected 100 recent papers for lithium batteries（Aug. 1，2015 to Sept. 30，2015）

WANG Hao, YAN Yong, LIN Mingxiang, CHEN Bin, HU Fei, ZHAN Yuanjie, CHEN Yuyang, ZHAO Junnian, WU Yida, YU Hailong, LIU Yanyan, BEN Liubin, 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 2432 papers online from Aug.1, 2015 to Sept. 30, 2015. 100 of them were selected to be highlighted. Layered oxide and high voltage spinel cathode materials are still under extensive investigations for influences of doping, coating and interface modifications on their cycling performances. Large efforts were devoted to Si and Sn based composite anode materials for analyzing the SEI and making nano structures. There are a few papers related to electrolyte additives, solid state electrolyte, Li/S and Li-air batteries, and more papers for state estimation and analyzing the fading and thermal safety mechanism of Li-ion batteries.

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

10.3969/j.issn.2095-4239.2015.06.003

TM 911

A

2095-4239（2015）06-556-13

2015-10-18；修改稿日期：2015-10-21。第一作者：王昊（1990—），男，博士研究生，研究方向為鋰離子電池正極材料，E-mail：wanghaoe_mail@163.com；通訊聯(lián)系人：黃學(xué)杰，研究員，E-mail：xjhuang@iphy.ac.cn。