锂电池百篇论文点评（2022.2.1—2022.3.31）

乔荣涵，岑官骏，申晓宇，田孟羽，季洪祥，田 丰，起文斌，金 周，武怿达，詹元杰，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）

1 正极材料

1.1 层状氧化物正极材料

Geng 等[1]使用W 元素对镍酸锂进行改性，通过结构分析和电镜观察表明，W 以非晶态LixWyOz相的形式存在，主要分布在LiNiO2(LNO)一次颗粒之间的晶界和二次颗粒表面。在LNO中加入1%W可以大幅度提高充放电容量保持率，同时保持较高的比容量。LixWyOz非晶相在一次和二次颗粒上都起到了保护层的作用，限制了一次颗粒在合成过程中的生长，提高了二次颗粒对微裂纹的抵抗能力。Park 等[2]通过对镍酸锂在高电压下的多尺度探索，发现晶格氧损失对O3-O1 相在高充电态的局部堆积转变起着关键作用，进而导致循环过程中Ni离子的迁移和不可逆的堆积层错。文章通过采用石墨烯基密封表面涂层，使得在高充电态下，LiNiO2中的氧损失减弱，抑制了材料衰减的起始，提高了LiNiO2的高压容量保持能力。Hao等[3]使用Nb掺杂镍酸锂，发现Nb 掺杂可以减小材料在电化学脱嵌锂过程产生的体积变化，从而改善材料在不同温度下的循环性能。同时发现，过量的Nb 掺杂会导致进一步的Li/Ni 混排，从而影响材料的倍率性能，因此需最优化地调控Nb掺杂的量。

Zhu等[4]使用Ti和B对富镍正极材料LiNi0.92Co0.05Mn0.03O2进行改性，改性后材料的一次颗粒拉长，具有强的径向取向晶体结构，其中(003)面被最大化。通过抑制H2-H3相变以及在循环过程中增强局部晶氧骨架的稳定性，改性后正极的Li+扩散动力学增强，100 次循环后的容量保持率为78.3%，优于原始材料的38.5%。Qiu等[5]证明了适量(1%，原子比)F 取代可显著提高LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2正极材料的电化学性能。改性后的LiNi0.9Co0.05Mn0.05O1.99F0.01的比容量为194.4 mAh/g，在2 C 循环100 次后容量保持率为95.5%，在高倍率5 C 下的比容量为165.2 mAh/g。通过原位同步辐射X 射线衍射分析证明，正极材料中的F 离子通过阻止氧在a-b平面中滑动，抑制了材料在高电压下H2相向H3相的不可逆相变，保证了材料的循环稳定性。Zhang 等[6]在氢氧化物前驱体共沉淀法中，通过引入钇离子Y2+浓度梯度，原位地对镍酸锂进行了表面改性。相较于原始LiNiO2，Y 改性后的LiNiO2在保持较高的比容量(225 mAh/g)的同时，具有了更高的初始库仑效率(93.4%vs.83.2%)和更好的容量保持能力(100 次循环后63.2%vs.51.8%)。Fan 等[7]使用Li1.8Sc0.8Ti1.2(PO4)3(LSTP)对LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2单晶进行表面改性防止SC-NCM 被电解液腐蚀，其力学稳定性可以改善恶劣条件下长周期循环引起的晶间裂纹。此外，LSTP 导电改性层促进了锂离子在正极颗粒之间的传输，有效地提高了倍率性能。经电化学测试，在软包全电池中，石墨/LSTP改性的SC-NCM在1700次循环后的容量保持率为89.6%。

Wang 等[8]使用Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12(LLZTO)固态电解质对钴酸锂进行改性，研究表明LLZTO可以在高温下为充电态的钴酸锂重新提供锂离子，降低钴酸锂的脱锂深度，有效地缓解高温下材料的结构分解及氧气的释放。实验证明添加1%(质量分数)的LLZTO后，LiCoO2/石墨全电池的安全性显著提高。Takashi 等[9]研究了纳米立方体钛酸钡(NC-BTO)包覆钴酸锂(LCO)对倍率性能的提升。文章用水热法合成了NC-BTO，使高度分散地附着在LCO 颗粒表面。包覆后的LCO 材料在50 C 循环下仍有56.7 mAh/g 的容量，未包覆材料无容量。与溶胶-凝胶法包覆BTO材料对比，在BTO对LCO的相同面覆盖密度下，由于该NC-BTO 粒径小、形状规整，该包覆显著提升了三相界面在LCO 颗粒表面的占比。更大的三相界面使锂离子不会在三相界面累积，而是有效地参与氧化还原反应，提升电荷转移速率，提升倍率性能。

1.2 其他正极材料

Luo 等[10]基于同步X 射线技术探究了Al 或F 掺杂的LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)在充电和放电过程中的相演化。发现Al 掺杂的LNMO 在高功率循环(8 C的倍率下)中存在非常明显且稳定的缓冲相，证实了Al掺杂后增强了其电化学反应性，改善了其相变反应动力学和锂离子扩散系数。相反，F掺杂LNMO在5 C 倍率下的放电过程缓冲相非常弱，证实了F掺杂对LNMO相变和锂离子扩散动力学的影响是负面的。此外，Al掺杂的LNMO在循环后表现与初始样品一致的完整两相共存区，证明Al 离子能稳定LNMO材料的骨架，在长期循环寿命中表现出更高的容量保持率。

2 负极材料

2.1 硅基负极材料

An等[11]合成了一种氮掺杂的碳包覆纳米多孔硅复合负极材料，该结构可以减缓硅体积膨胀，保持结构完整性，提高电子导电性，同时在硅表面形成稳定固体电解质间相。该复合负极具有稳定的循环性能，在5 A/g的电流密度下循环4000次仍有接近1000 mAh/g 的比容量，容量保持率高达95.68%。Wang等[12]利用MgH2作为助磨剂，通过球磨法制备了表面包覆MgH2的硅负极。在嵌锂过程中，MgH2和Si的锂化过程发生在不同的电位下，两者都导致明显的体积膨胀，导致电极内部产生强烈的内应力。在这种强烈的内应力作用下，MgH2的锂化产物Mg和LiH会迁移到裂纹的Si颗粒中，通过MgH2的部分可逆地锂化，逐渐转变成由离子导电的LiH和电子导电的Mg 组成的导电基体。制备的硅负极材料具有良好的可逆比容量为3228 mAh/g，循环200次后容量保持率高达91%。Fang等[13]采用“纳米孔致密化”梯度设计，利用分子层沉积和原子层沉积技术，将柔性多孔Zn和刚性致密TiO2(zincone/TiO2)组成的双膜可控沉积到硅电极上，可以调整硅负极的应力和离子扩散动力学。即弹性Zn 作为缓冲层，通过孔隙的变形来消散内应力，而刚性TiO2(约5 nm)为硅颗粒提供了优异的机械强度，Si@zincone/TiO2电极初始库仑效率高达81.9%，在4 A/g 的电流密度下具有1224 mAh/g 的比容量。每个循环放电容量衰减率仅为0.051%，1000次循环后放电容量高达753 mAh/g。Liu 等[14]开发了一种Ti3C2TxMXene 和石墨烯双重包覆的三维硅复合负极。该复合材料具有高密度(1.6 g/cm3)和高电导率(151 S/m)。原位透射电镜和非原位扫描电镜技术，以及循环过程中的系统动力学和结构稳定性分析表明，Ti3C2TxMXene 和石墨烯的3D 双重导电和弹性网络结构，可以提供快速的电子和离子电导，同时有效缓解硅的体积变化。复合负极在0.1 A/g电流密度下具有5206 mAh/cm3的体积比容量和2892 mAh/g的质量比容量。Wang等[15]在硅表面构造一种独特的聚六氮杂萘(PHATN)聚合物，硅在进行嵌锂时，PHATN中原有的苯环成为接受锂的活性中心，形成稳定的富锂PHATN涂层。PHATN分子在连续的锂化过程中由于分子构型的改变而膨胀，这为Si粒子的体积膨胀提供了缓解的空间，因此该复合负极表现出优异的电化学性能。复合负极在1 A/g电流密度下循环500次后仍具有1129.6 mAh/g的稳定比容量，在16.5 A/g电流密度下循环500次后仍具有417.9 mAh/g 的稳定比容量。Chen 等[16]采用Mg 还原将光伏硅废料成功构建成具有多孔结构的片状堆叠结构复合负极。其片状堆叠结构，能够更好地承受硅的应力变化，且利用原位形成的碳构建了一个可以缓解硅体积变化的坚固导电网络。在1.0 A/g 电流密度下循环300 次后，其复合负极仍能保持693 mAh/g 的稳定容量。Lu 等[17]通过电热冲击提供的快速加热和淬火驱动硅原子定向扩散将光废硅转化为氧化石墨烯和硅纳米线复合电极(SiNWs@RGO)。SiNWs@RGO 电极具有超高的初始库仑效率(89.5%)和良好的循环稳定性(在1 A/g 的电流密度条件下循环500 次仍具有比容量2381.7 mAh/g)。Dong等[18]提出了一种具有高电子导电性、高密度、不需要传统有机黏结剂的结构硅基负极。通过在Si 负极材料中加入少量Sn，然后在常规负极制备后对有机黏结剂进行碳化，再进行热压，使Sn 在热压过程中熔化挤压，使Si 颗粒粘结牢固，且在Si 基活性材料和Cu 电流集电极的界面上原位形成了Cu3Si/Cu3Sn 夹层，使两者之间形成合金结合。有机结合剂衍生的碳包覆在Si 颗粒上，与挤压的Sn 和Cu3Si/Cu3Sn 夹层耦合，形成一个高电子导电性的骨架。骨架还提供了电极在循环过程中高度稳定的结构完整性，该负极具有良好的循环稳定性和倍率性能。

2.2 其他负极材料

Lu等[19]开发了一种具有高弹性和褶皱结构的还原氧化石墨烯-氮化碳(rGO-C3N4，GCN)，作为金属锂负极的三维集流体。GCN 中的亲锂位点C3N4可以降低金属Li 的成核过电位，同时由于其高弹性，GCN 可以缓冲金属Li 沉积引起的应力，保持电极结构完整。含GCN 的金属Li 负极体积膨胀减小，300 次循环的库仑效率保持在98.6%，循环寿命超过1700 小时。Kim 等[20]制备了一种纳米SnO2粒子均匀嵌入到三维导电碳基体复合负极材料，无黏结剂三维电极的坚固和多孔结构缓冲了锂嵌入/脱出过程中的大量体积膨胀，在10 C倍率下4000次循环后仍具有548 mAh/g的稳定比容量。Liang等[21]通过在低温状态下，采用连续辊压粘合制成一种新的预锂化的合金负极箔。经过更小的压力及反复达12 次的辊压，5%-Sb 作为添加剂的Sn 箔被制作而成。通过此方法合成的合金负极箔材，显著地减少了机械预锂化过程中的损伤，并且降低合金的孔隙率到1.8%。通过讨论机械预锂化最初的损伤原因，揭示了合金负极孔隙率和全电池测试的对应关系。其中，预锂化的锡箔与目前商用的LiFePO4及NCM811 组装成全电池测试，有接近180 次与110次的稳定循环。且与常用石墨负极相比，此合金箔材在电解液较少及低温下，依然具有优异的电化学性能。

Bauer 等[22]研究烷基硅基保护乙炔芳基重氮盐在石墨电极上的电接枝和脱保护，以及带有氨基、羧基和硝基等官能团的芳基重氮盐的电接枝及其对锂离子电池电化学性能的影响。电接枝样品的抗氧化能力较低，而原位接枝样品除氨基基团外，抗氧化能力较高。与原始石墨电极相比，乙烯基(TMS)在1 C 时表现出更好的容量和更好的容量保持。Zhou 等[23]设计了一种新型超薄(约4 nm)人工SEI，有效抑制了石墨剥离，提高了天然石墨界面稳定性。人工SEI层还提高了电池的倍率性能，降低了界面阻抗，增加了体相Li+扩散系数。改性后的天然石墨负极在1 C倍率下循环400次后容量保持率能够高达97.5%。Ai 等[24]通过简单的化学改性策略，制造了具有氟化杂化层保护的稳定锂金属负极。锂金属的稳定归因于由块状合金和氟化锂组成化学和机械双稳定性混合保护层，可有效减少副反应并抑制锂枝晶生长。Beichel 等[25]将锂(Li)负极浸入磷酸衍生物(CF3CH2O)2P(O) OH (HBFEP)的二甲氧基乙烷(DME)溶液中后，在锂金属表面上生成人造固体电解质中间相(SEI)。HBFEP 在表面上与相应的锂盐反应生成LiBFEP，这是一种锂离子导电无机配位聚合物。由于离子键的可逆断裂，该薄膜在循环引起锂体积膨胀被破坏时表现出自愈能力。具有HBFEP改性锂电极的Li-Li对称电池在促进电池快速失效的苛刻模型电解质(1 mol/L LiOTf in TEGDME)中显示出三到近四倍的循环寿命增加，富含LiBFEP的SEI层显然充当了锂离子传导保护屏障，从而提高了锂负极的可循环性。

3 电解质及添加剂

3.1 固态电解质

Baniya 等[26]通过在Li6.25Al0.25La3Zr2O12电解质表面涂上一层薄薄的氮化硅(Si3N4)来提高其与锂的兼容性。由于其亲锂性质和锂合金的中间态形成，确保了与锂的紧密接触同时，其界面电阻从1197 降至84.5 Ω cm2。采用Si3N4修饰电解质的锂对称电池在室温下表现出较低的过电位和稳定的电镀/剥离长周期循环。Yang 等[27]为了有效控制高导电Li7La3Zr2O12类固态电解质烧结过程中的Li2O 气氛，提出了一种有效的相互补偿锂损失(MCLL)方法。采用MCLL 方法，将多个电解质片叠层同时烧结的Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12(LLZTO)具有较高的相对密度(96%)、较高的Li 含量(5.54%)、较高的电导率(7.19×10−4S/cm)和较大的临界电流密度(0.85 mA/cm2)，与热压烧结的结果相当。组装的Li-Li对称电池和锂金属固体电池(LMSSB)表明，所制备的LLZTO 与Li 金属的界面电阻较小(17 Ω cm2)，对Li 金属表现出较高的电化学稳定性。Subhash 等[28]通过在Li3xLa2/3-xTiO3(LLTO)电解质表面镀上一层LiCoO2(LCO)薄层研究了其界面的化学相容性，在室温下将LCO通过磁控溅射沉积在LLTO电解质片上，然后将电解质片在300、500、600、700 ℃下退火4 h。表征发现，300 ℃时，明显观察到LCO 和LLTO中的离子混排的发生，随着退火温度的升高，界面阻抗减小，LCO 薄层在700 ℃时完全消失。作者认为，离子混排的出现带来了界面阻抗的降低，这一发现可能使人工调控界面离子混排代替界面缓冲层或添加剂。

Ito 等[29]将Li2S 和P2S5溶于乙二胺(EDA)中，通过液相合成法制备了β-Li3PS4固体电解质。由于EDA是一种碱性质子溶剂，它有效地抑制了Li3PS4的分解。EDA 溶液经200 ℃真空干燥后，形成含有Li3PS4和EDA 的前驱体中间相。在260 ℃以上热处理后，前驱体结晶成β-Li3PS4。所制备的β-Li3PS4在25 ℃下的离子电导率为5.0×10−5S/cm，其活化能为35 kJ/mol。Takahashi 等[30]使用四氢呋喃(THF)液相合成方法，将Li3PS4在25 ℃时的离子电导率提高到了1.85×10−4S/cm，并针对THF合成的优势进行了分析。文献采用高能X 射线衍射(XRD)和对分布函数(PDF)分析方法对合成的材料进行分析，结果表明，THF 的沸点比丙酸乙酯低，可以抑制Li3PS4的结晶。此外，当材料具有非晶结构时，溶剂不能被完全去除，因此，其离子电导率仍低于采用固相合成方法制备的材料。Koç 等[31]研究了溶剂是否参与对β-Li3PS4、Li6PS5Cl 和Li3InCl6三种的固态电解合成的影响，并将三种电解质应用于NCM622 基固态电池中。结果表明β-Li3PS4、Li6PS5Cl更适合采用无溶剂法合成，而液相Li3InCl6则优于固相法；并且还发现β-Li3PS4和Li6PS5Cl 与Li3InCl6之间存在热力学不稳定，会导致异相电解质分解；以及NCM622固态正极对导电碳的依赖和导电碳诱发电解质分解的矛盾。Zhou 等[32]采用的球磨方法制备了室温下电导率为2.0×10−3S/cm 的Li7P2.9W0.05S10.85玻璃陶瓷电解质，同时提出了一种交错网络复合正极设计策略。具有交错网络的无序复合正极可以改善电解质和电极材料颗粒之间的接触并促进电子和离子传导，此外，在电极结构中电荷输运通道的迂曲度明显降低，从而获得了优越的动力学性能。Dong 等[33]合成研究了P5+取代Sn4+的一系列Li3PS4-Li4SnS4固态电解质。结果表明，结合控制P/Sn 比例与热处理，可以有效降低所得电解质的晶界阻抗。文中同时通过XRD检测到，优良超离子导体LiSnPS 微晶在材料中的形成。其离子电导在2.5Li3PS4-0.5Li4SnS4比例，550 ℃下达到最高2.1×10−3S/cm，同时其活化能为较低的0.325 eV，在25 ℃时的稳定的电化学窗口为-0.1到5 V。用该电解质装配全固态锂硫电池，提高了电池的稳定性。Xu等[34]在理论计算指导下，合成了Li6.25PS4O1.25Cl0.75电解质，其与纯锂负极和高压LiCoO2正极都具有良好的电化学相容性，且不会影响原始硫化物的优良离子导电性。此外，Li6.25PS4O1.25Cl0.75对氧气和湿度的稳定性也有很大的提高，且对电子更绝缘。其与电极的兼容性是基于原位形成了有益的电解质-电极界面相，负极-电解质界面(AEI)允许其锂对称电池在1 mA/cm2的高电流密度下稳定200 h，并在2 mA/cm2电流下另稳定100 h，无定形纳米膜正极-电解质界面(CEI)保护电解质免在高压下分解。文中同时进行扣式电池装配，在高面积负荷量(4 mg/cm2)下，AEI和CEI的协同作用使LiCoO2|Li6.25PS4O1.25Cl0.75|Li全电池获得比原始Li6PS5Cl 明显更好的循环稳定性。

Alvarez-Tirado等[35]合成了三种官能团不同的硼基单体，包括氟基、乙氧基或两种官能团的混合物。这些单体在聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯交联剂和四乙二醇二甲醚作为增塑剂的存在下光聚合，用这种方法制备了具有锂单离子导电特性的凝胶聚合物电解质(SIGPEs)。文中也分析了硼酸基团的不同官能团和增塑剂的加入对合成的聚合物电解质的电化学性能和离子传导性能的影响。这些聚合物电解质具有较高的离子电导率(25 ℃时为1.71×10−4S/cm)和较高的锂迁移数值(高达0.85)。最后，作为锂金属对称电池中的固体电解质，它们可以在±0.2 mA/cm2对称电流下维持175小时，电压<0.85 V。Liang等[36]研究了聚硅氧烷基单离子导体(PSiO)聚合物电解质。其合成通过简单的硫醇烯反应进行，且在与聚偏氟乙烯-共六氟丙烯(PVdF-HFP)共混时，可生成柔性的自支撑聚合物电解质膜(PSiOM)。当加入57%(质量分数)的有机碳酸盐时，此聚合物膜在20 ℃下提供了高于4×10−4S/cm 的锂离子电导和超过4.8 V 的宽的电化学稳定性窗口。这种优异的电化学稳定性使其装配的对称Li/Li 电池以及高能Li/LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2(NMC622)和Li/LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(NMC811)电池，可以在相对较高的放电和充电倍率下进行几百次循环。值得注意的是，具有高质量负载正极的Li/NMC811电池在1.44 mA/cm2的高电流密度下达到了高于液态的容量保持率，从而使这种聚合物电解质适用于高性能电池应用。Lukas等[37]对比了聚合物电解质中双离子传导(DIC)与单离子传导(SIC)的优劣，在PEO 基电解质中加入不同的锂盐，采用LiTFSI制成双离子传导的电解质，加入LiMTFSI 后使用紫外光固化阴离子，制成单离子(锂离子)传导的电解质。溶剂化测试和NMR 表示，SIC 电解质中阴离子固化成功。DIC 电解质具有更高的离子电导率，但是在NMC622半电池装配中容量发挥更差。DIC 电解质在未达到极限电流密度时，也就是未发生浓度极化时，阻抗更小，但当达到极限电流密度时，阻抗陡增；SIC电解质的阻抗随电流密度线性提升。作者认为，在实际使用中，由于面电流密度未达到极限电流密度，DIC电解质具有更好的性能；SIC和DIC都容易短路，传导机制不会影响枝晶的产生。Zeng 等[38]在聚合物电解质中引入了改性卟啉，这不仅可以通过π共轭杂环卟啉之间的分子间相互作用构建有序的离子通道来提高电化学性能，而且可以显著提高电解质膜的机械强度及与锂金属之间界面接触。由改性卟啉复合聚合物电解质、LiFePO4正极和Li 负极组装的全固态电池在60 ℃、0.2 C时具有158.2 mAh/g的高放电容量，120 周后保持153.6 mAh/g，平均库仑效率为99.60%。这项工作不仅拓宽了卟啉的应用范围，而且提出了一种具有改善电化学和机械性能的复合固态聚合物电解质(CSPEs)的制备新方法。Didwal等[39]研究了以四乙二醇二甲醚(TEGDME)作为聚(碳酸丙烯酯)(PPC)聚合物电解质的添加剂。TEGDME 的添加可在正极的CEI 膜中形成均匀分布的LiF，可提高离子的传输和界面稳定性，同时可提高固体聚合物电解质的弹性模量，提高电池的循环性能。Li等[40]通过原位共聚甲基丙烯酸2-[3-(6-methyl4-oxo-1,4-dihydropyrimidin-2-yl)ureido]、乙酯(UPyMA)和乙二醇甲基醚丙烯酸酯(EGMEA)开发了一种自修复聚合物电解质。该电解质通过自发修复枝晶诱导的锂/电解液界面处的缺陷、裂纹和空隙来抑制枝晶生长。得益于高离子电导率、宽电化学窗口和良好的界面稳定性，自修复聚合物电解质使LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(NMC811)正极在4.7 V 下稳定循环，实现了约228.8 mAh/g 的高比容量和500 次循环后80.4%的高容量保持率。Li 等[41]使用隔膜上涂覆的Nafion涂层原位形成了一层凝胶聚合物电解质，它消除了有机电极物质的穿梭效应，将Nafion预先涂覆在聚丙烯(PP)隔膜上，它原位引发了DOL的聚合(NGPE)。由于Nafion层可以屏蔽可溶性有机分子，并且在加入一定比例的PEO 后，由于聚合物空隙尺寸的减小，可以增强对不同分子尺寸有机电极物质的屏蔽。使用该NGPE、可溶性有机电极(TAQB)的电池在100 C下表现出10000周的循环寿命、203 mAh/g的容量，且其工作温度范围在-70～100 ℃。Michael等[42]报告了一类具有三维互连晶相的弹性固态电解质，电解质表现出高机械强度、高离子电导率、低界面电阻以及高锂离子迁移数。铜箔上原位形成的弹性体电解质可适应长时间的锂电镀和剥离过程的体积变化，库仑效率为100.0%。此外，弹性体电解质使全电池能够在锂源有限、电解质薄且LiNi0.83Mn0.06Co0.11O2正极高负载的情况下，在4.5 V 高电压体系中稳定运行，提供的比能量超过410 Wh/kg(含电极、电解质)。

3.2 其他电解液/添加剂

Yang 等[43]通过在商业电解液中添加质量分数1%异丙醇铝(AIP)，使LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/Li 电池在1 C 倍率下的容量保持率从80.8%显著提高到97.8%，在循环200 周后具有176 mAh/g 的可逆容量。AIP 还可以在制浆过程中用作添加剂，使即使在4.6 V的高充电截止电压下，200次循环后LiCoO2的可逆容量也能达到170 mAh/g。TEM 和XPS 的结果也证明了该电解液在电极表面形成了约7 nm的界面膜，其中包含聚碳酸酯、Al2O3和AlF3组分。横截面SEM和XRD的结果也表明，这种方法可以防止正极颗粒开裂，并减少不可逆相变。Li等[44]以(乙氧基)-五氟环三磷腈(DFA)为电解质添加剂，研究对NCM811锂金属电池循环寿命和热稳定性的影响。与未使用DFA 的NCM811/Li 电池相比，使用DFA 的NCM811/Li 电池的产热和产热功率显著降低了一半。采用DFA 的NCM811/Li 软包电池在热箱和绝热速率量热仪实验中均表现出良好的稳定性。文中利用非线性相场模拟对实验机理进行了研究，结果表明DFA可以形成稳定的界面膜，提高电池的性能。Liu等[45]以N,O-双(三甲基硅基)三氟乙酰胺(BTA)作为电解质的添加剂，研究对NCM811/Li电池性能的影响。BTA 可去除电解液中的痕量水和氢氟酸(HF)，同时可在正负极的界面上形成富含LiF 的含Si 和N 的界面膜，提高电池的稳定性。Qiao 等[46]报道了一种无腐蚀性的磺酰亚胺盐锂(二氟甲磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂(LiDFTFSI)，它显著抑制了高电位下Al 集流体的溶解(>4.2 Vvs.Li/Li+)并提高了Li-(Ni1/3Mn1/3Co1/3) O2(NMC111)电池的循环性能。此外，这种磺酰亚胺盐有利于锂金属表面固体电解质层的生长。用LiDFTFSI 替代LiTFSI 或LiPF6使NMC111/Li 电池具有优异的循环稳定性和容量保持率(在200 次循环时为87%)。Aurbach等[47]在三元NCM-Li体系中使用FEC+双氟碳酸乙烯酯(DFEC)作为共溶剂。具有较低LUMO能级的DFEC可显著改善全电池的循环行为，使用这种具有SEI构建协同作用的氟化助溶剂是非常有前景的，有助于开发具有高能量密度的可充电电池。

Johnson 等[48]提出了一种基于苯并异羟肟酸锂(LiBnHA)的新型电解液添加剂。异羟肟酸盐的强配位性使添加剂能够定向到正极表面，从而改善锂离子电池在高温和高电压下的性能。同时这种添加剂的少量使用，也可使其能够在复杂的电解液中维持稳定。该策略是利用与正极中的过渡金属强相互作用的化学物质作为电解液添加剂，对正极材料进行更全方位的保护和修饰。Wang 等[49]通过将二氟硼酸锂溶解在N-甲基-N-甲氧基乙基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)亚胺([MEMP][TFSI])离子液体和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚中，制备了一种新型超低浓度电解质(ULCE，0.1 mol/L)。该电解液具有不可燃性和宽的工作温度(-100～70 ℃)，高电化学窗口(5.75 V)。Wang等[50]报道了一种用于高压双离子电池的全氟电解液，采用1 mol/L LiPF6溶于3∶7的FEC∶FEMC 得到的电解质，获得了5.2 V 的高压电解液。双离子电池在循环中，石墨负极表面形成了稳定的CEI，并提升了PF6-在石墨中的脱出/嵌入效率；FEC 则在锂金属表面形成了保护性SEI，因此，双离子电池在5000次稳定循环后具有94.5%的容量保持率和约99.2%的库仑效率。在低温(0 ℃)，5 C 下，循环超过3000 次后容量保持率约100%；在50 C 的高倍率充放电条件下，仍具有91.8%的容量保持率。Yu等[51]设计并合成了一系列氟化1,2-二乙氧基乙烷作为电解液溶剂，发现在1,2-二乙氧基乙烷上功能化的F原子的位置和数量极大地影响了电解质的性能。其中部分氟化的局部极性-CHF2为最佳基团，而不是常见设计中的全氟化-CF3。这些开发的单盐单溶剂电解质与1.2 mol/L双(氟磺酰基)亚胺锂配对，可同时实现高电导率、低且稳定的过电位、高于99.5% Li/Cu 半电池效率(高达99.9%±0.1%)和快速活化效果(两个循环内锂效率超过99.3%)。这些电解质在实际测试条件下，在快速循环Cu/微粒-LiFePO4工业软包电池中可实现超过140次循环。Piao等[52]将硝酸锂添加剂和少量四甲基脲引入商业碳酸盐电解液中，作为多功能助溶剂的四甲基脲，可以将通常不溶的NO3-引入溶剂化结构中，形成导电且稳定的固体电解液界面。同时，HF 在这一结构中被抑制形成。使用所设计的碳酸盐电解液的Li/Cu 半电池的库仑效率(CE)在室温下可达到98.19%，在低温(-15 ℃)下可达到96.14%，并且其Li/LiFePO4电池可在550 次循环后仍具有94.9%的高容量保持率和99.6%的高库仑效率。Zhang 等[53]以质量分数0.4%的乙醇铝和5%氟代碳酸乙烯酯作为电解质添加剂，研究对NCM622锂电池性能的影响。该组合添加剂可以在正极和锂负极的界面上形成稳固的离子导电界面膜。特别是，界面膜中的氧化铝可抑制锂金属上的枝晶，同时缓解NCM622的应力开裂和相变，改善电池的性能。Kim 等[54]报告了一种悬浮电解液设计，它改变了液体电解质中的Li+溶剂化环境，并在Li负极上形成了富含无机物的固体电解质界面。通过对Li2O悬浮电解质的理论和实证分析，文章阐明了Li2O在Li负极的液体电解质和固体电解质界面中所起的作用。基于电化学分析，悬浮电解液设计提高了库仑效率(接近99.7%)，降低了锂成核过电位，稳定了锂界面相并延长了无负极电池的循环寿命。

4 电池技术

4.1 固态电池

Jiang 等[55]针对在固态硫化物电池中正极负载和活性物质发挥问题，采用两种原位化学反应，来构建Li2S表面的导电离子通道，采用Li2SO4/乙炔黑作为前驱体，通过热碳还原以及与P2S5混合烧结两步原位反应，制备了Li2S/C/LPS复合正极材料。该材料在0.2 mA/cm2下，Li2S 的利用率高达90%，最高面容量为5.52 mAh/cm2。虽然电池需经历活化过程，但在厚负载情况下的容量发挥已达到较高水平。Nagata等[56]以Li2S/Si、高比表面碳和玻璃态氧化物电解质为原料通过一步球磨制备了硫化锂/Si基复合正/负极，通过冷压组装了Li2S-Si全固态电池，室温下获得了283 Wh/kg 的比能量和4.0 mAh/cm2的面容量。Park 等[57]报道了氮化锂(Li3N)做牺牲正极对无Li铟负极的全固态电池循环性能的影响。通过对电池的原位产气和内部压力变化分析发现，与液体电解质电池一样，分解的Li3N补偿了电池中副反应消耗的活性锂。此外，研究还表明，通过补充Li-In侧的体积膨胀改善了电池中颗粒间的接触，提高了负极侧的界面物理稳定性，是全固态电池循环性能提高的主要原因。

Cheng 等[58]采用能够分散多碘离子促进其快速反应的PEO 层和能够阻塞多碘离子穿梭的Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)层组成的混合电解质，将多碘化物的溶解限制在靠近正极的有限空间内。通过原位拉曼光谱实验证明在PEO 电解质中，锂碘电池充放电过程中存在I5-/I3-和I3-/I-两步反应。得益于其有限的溶解策略，这种高度可逆的全固态锂碘电池在1 C 倍率下循环寿命超过9000 周，容量保持在84.1%。Sahore等[59]设计了一种用于高负载NCM811 正极的双层复合PEO 电解质，在负极侧采用交联PEO-PEGDME电解质获得机械强度更高的对锂界面，在正极侧采用线性PEO电解质获得对NCM811正极更柔软贴合的界面，采用双层电解质、NCM-PEO复合正极的电池获得了3～6 mAh/cm2的面负载，电池循环稳定；而仅采用两种电解质中的任何一种制成的电池，会出现枝晶或正极脱离接触的问题。

Tao 等[60]针对固态电池中金属锂负极枝晶问题，采用在电解质中预埋硅纳米颗粒的思路。通过吞噬固体电解质中的枝晶锂，从而抑制其纵向生长，避免固体电解质刺穿。文章构建了具有夹层的Li6.7La3Zr2Al0.1O12(LLZA)-PEO/Si-PEO/LLZA-PEO不对称结构并证明其可以在1800 小时内进行稳定的锂电镀/剥离，在Li/LiFePO4电池1 C倍率下循环150次，且稳定性容量为111.9 mAh/g。Jiao等[61]提出了一种稳定的准固态锂金属电池(LMB)，具有原位凝胶化的液体电解质和锂负极上的内置氟化固体电解质界面(SEI)，其中凝胶聚合物电解质(GPE)很容易通过六氟磷酸锂和醚电解质之间的阳离子聚合来构建。含氟添加剂氟代碳酸亚乙酯(FEC)在构建能够快速进行界面电荷传输的致密SEI中起着至关重要的作用，非原位光谱和原位光学显微镜表明，添加FEC 后SEI 中大量的LiF 抑制了锂枝晶生长。此外，GPE@FEC 表现出超过5.0 V (vs.Li/Li+)的高电化学稳定性。采用GPE@FEC 的Li‖Cu 电池的锂沉积/剥离效率显著提高。Chang等[62]针对金属锂负极界面不稳定的固体电解质界面(SEI)层诱导锂枝晶形成问题，制备了一种自愈合单离子导体人工SEI(SS-ASEI)层，采用聚合物SS-ASEI 层优化为动态交联聚(二甲基硅氧烷)，填充质量分数7%的SiO2纳米颗粒，人工构建负极表面SEI，改进后的锂对称电池在0.5 mA/cm2和1.0 mAh/cm2条件下实现了1340 h 稳定循环。该SS-ASEI 展现出自愈能力、弹性变形能力、选择性高的锂离子导电性和低液体电解质溶胀率。Wang等[63]采用聚偏氯乙烯-共六氟丙烯/硝酸锂(PVDF-HFP/LiNO3,PFH/LN)人工层对金属Li进行了改性，并利用PEO-LLZTO电解质实现了高库仑效率的全固态电池。LN 可促进固体电解质界面(SEI)的形成，有效抑制了锂枝晶的生长，同时，还可以有效连接PFH和Li，保证了二者良好的接触。PFH具有较高的机械强度，能在长循环过程中保持界面层结构的完整性。经PFH/LN修饰的Li 对称电池在0.4 mA/cm2电流密度下循环寿命超过1000小时，应用于LFP/Li全电池或Li/Cu半电池都可达到较高库仑效率。Kim 等[64]通过将氧化锌纳米棒与金属锂复合，利用锂化后氧化锌锂的高离子电导有效提高了锂离子从体相运输到界面的速率。实验结果表明锂化后的ZnO纳米棒能够在高电流密度下抑制Li/SSE 界面孔洞的形成，从而保证界面的完整性。在Li 沉积剥离过程中，锂化的ZnO纳米棒仍在金属锂中均匀分布，且长循环后，锂化的ZnO纳米棒结构没有出现明显扩散。Wang等[65]通过熔融Li与AlF3反应在金属锂负极表面上形成了一层功能梯度界面层(FGLA)。由于Li/LiAl 和Li/LiF的界面能差异较大，熔融Li与AlF3的反应会自发形成Li-LiAl-LiF 组成的梯度界面层。LiAl 与金属Li 接触紧密，降低了界面电阻，而LiF 可以抑制Li 枝晶的生长。使用LLZTO 作为电解质，具有该界面层的对称电池极限电流密度达到了3 mA/cm2，在室温下可稳定循环670小时。将该方法应用于Li-S电池，FGLA/LLZTO/S 电池在2000 周循环后容量仍保持在620 mAh/g。Chen 等[66]通过气相反应的方法在金属Li 负极和硫化物固体电解质界面引入了LixSiOy中间层，防止了Li 与电解质间严重的副反应，为界面处Li+的快速迁移提供了均匀稳定的传输通道。LixSiOy层与金属Li 和电解质间通过Li-S、Li-O-Si和Si-S共价键表现出紧密的接触特性，高强度的界面在Li沉积/剥离过程中保持稳定。界面改善后的对称电池在0.2 mA/cm2电流密度下能循环超过2000 小时。Calpa 等[67]采用液相的方法在石墨表面包覆了一层Li6PS5Cl固体电解质，并研究了其作为全固态电池负极材料的应用。石墨-Li6PS5Cl/LiIn全固态电池在25 ℃和100 ℃下放电容量分别为335 mAh/g 和372 mAh/g，在2 C 高倍率下仍能保持276 mAh/g的放电容量。文中同时提出石墨电极中仍需加入质量分数1%的导电添加剂以得到最优的电化学性能。

4.2 锂空/锂硫及其他电池技术

Takashi等[68]研究了Li2S正极中混入的盐与Li2S容量发挥的关系，将Li2S、锂盐、导电碳进行球磨混合后与Li3PS4手磨混合，并研究了不同锂盐对于Li2S容量发挥的影响。加入LiX(X=F、Cl、Br、I)，LiI 的加入带来最好的容量发挥；而硼酸盐、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐加入时，Li2CO3加入后表现出最好的容量。若加入的锂盐的氧化起始电位高于Li2S 氧化起始电位(2.6 V) 0.2 V 范围内，该锂盐就可以成为正极中良好的离子通路。用Li3PO4-Li2SO4添加的正极获得了Li2S 1000 mAh/g以上的比容量，并由此推算出电池能量密度在500 Wh/kg 以上。Yen等[69]研究了P2S5在Li2S-P2S5正极电解质制备中的使用，提出了一种简单的低温合成方法。结果表明，加入P2S5生成了两种高离子电导的硫代磷酸盐，提高了硫的活化效率和电化学利用率。进一步加入炭黑或多硫化物改良，后者获得了高离子电导率和良好反应动力学性能。Lei 等[70]报告了由多金属氧酸盐骨架([Co4(PW9O34)2]10-)和多层还原氧化石墨烯组成的独立分散分子簇催化剂复合物。由于界面电荷转移和不饱和钴位点的暴露，该复合材料表现出高效的多硫化物吸附能力和降低多硫化物转化的活化能作用。在Li-S电池测试时，该复合材料提高了循环性能和倍率性能，在2 C 下循环1000 次后，每个循环的容量衰减为0.015%。Li-S 单片电极软包电池在3.6 mg/cm2硫负载，0.2 C 下循环100 次的比容量约为800 mAh/g。Sun 等[71]制备了含磷空位的CoP(CoP-Vp)，CoP-Vp 具有较低的Co-P 配位数，引入的磷空位主要以团簇形式存在,增强了CoP 与多硫化锂(LiPSs)的亲和力，可以抑制穿梭效应。此外，CoP-Vp还降低了反应能垒，促进了Li+的扩散，改善了氧化还原动力学。S/CNTCoP-Vp 电极具有优异的循环性能，在低浓度电解液(E/S=5 μL/mgS)条件下可获得8.03 mAh/cm2的高面容量。Wang 等[72]报道了VS2催化剂在Li-S 电池中的动态催化作用。在Li-S 电池进行放电的过程中，VS2会转化为对应的嵌锂态LixVS2，研究结果表明VS2和LixVS2的转化在Li-S 电池工作电压范围内具有良好的可逆性，并且能在各自电位区间起到良好的化学吸附和催化作用。因此，基于VS2嵌入分级多孔石墨碳(HPGC/S)基体的硫正极在3 C倍率下循环250 周后容量保持率高达81.23%，并且具有高达8 C 的优异倍率性能。Thripuranthaka 等[73]制备了一种用于锂硫电池的碳纳米纤维泡沫。文章先将碳纳米纤维(CNF)进行酸处理后将有机碳源分散在CNF，冻干后进行热解，形成了比表面积约310 m2/g的CNF泡沫，该材料的介微孔小于5 nm，微米级孔隙在7 μm 范围内，还用3D X 射线显微断层扫描法来估算了硫浸渍该材料的性质和三维多孔网络中硫的分布。制得的电池初始比容量可达845 mAh/g。Al-Tahan 等[74]开发了一种使用Ni-WS2@rGO集流体的新型锂硫电池，Ni-WS2@rGO可以增强电池的导电性，从而增加电荷转移数目，为多硫化锂(LIPS)吸附提供丰富的化学锚定位点，有效地催化在充放电过程中多硫化锂的转化。含Ni-WS2@rGO集流体的锂硫电池在电流密度为0.2 C时初始容量达到1160.8 mAh/g，正极硫含量高达80%，在1 C下500次循环后容量为450.7 mAh/g，此外，在4.5 mg/cm2(单面涂层)的高硫负载下，电池在0.2 C 下180 次循环后仍保持427.8 mAh/g 的容量。Dong 等[75]开发了一种基于聚(Li2S6-r-1,3-二异丙烯基苯)(DIB)的富锂共轭掺硫聚合物，作为稳定的高倍率锂硫电池的正极材料。额外的Li+提供了快速的氧化还原动力学，富锂的硫基共聚物表现出高比容量和良好倍率能力以及超过500次循环的长循环性能。此外，利用含硫聚合物材料的弹性和热塑性，作者使用聚(Li2S6-r-DIB)共聚物正极构建了柔性Li-S软包电池原型，电池表现出稳定的电化学性能。Shi等[76]报告了一种还原氧化石墨烯、聚苯胺和二硫化钼构成Mott–Schottky 异质结构(RPM)，其中二硫化钼在氧化石墨烯、聚苯胺基底上垂直生长，形成了特殊的“蓄水池”结构，对多硫化物起到了“捕获-拦截-转化”作用。使用具有RPM 修饰隔膜的Li-S电池能够达到高硫负载量、高硫利用率、优异倍率性能和稳定循环性能。

Kumberg等[77]采用可扩展的多层方法以抑制黏结剂在底层迁移的倾向，改善了电极的机械性能和电化学性能。文章利用低温宽离子束扫描电子显微镜(Cryo-BIB-SEM)揭示了不同工艺参数，如浆料配方、混合装置和活性材料的性质对石墨基负极浆料网络的影响。通过在多层电极中选择不同的组合，使所制备的全电池具有良好的机械和电化学性能。Nur 等[78]对LiMn2O4(LMO)的冷烧结进行研究，采用水基冷烧结在400～600 ℃的较低温度范围内，停留时间仅为1 min，获得了相对密度为70%～80%的LMO，无非化学计量现象，也无需后退火。文中在冷烧结组织中观察到连通孔隙，并通过压汞法和扫描电镜分析证实了这一点。在0.1 C 时，冷烧结并干磨LMO 在第一次放电循环中提供了121 mAh/g的放电比容量，在15 C倍率下容量下降到107 mAh/g，未冷烧结LMO粉末仅提供84 mAh/g(0.1 C)和6 mAh/g(2 C)放电容量。这种差异来源于冷烧结可以移除/减薄LMO 颗粒表面绝缘Li2CO3层。Sun 等[79]提出对超容量预锂化后的SiOx@C 负极材料进行首次高温(50 ℃)充电，以此来提高第2次到第10 次的库仑效率。由于高温可以促进锂与SiOx中的SiO2基质之间的反应，SiO2基质在最初的高温锂化过程中会完全转变生成Li2O 和Li4SiO4，而不是逐渐转化，从而提高随后第2次到第10次的库仑效率，在初始的锂化过程中，SiO2基体被彻底还原，会释放出更多的活性硅，从而提高SiOx@C负极的可逆容量。此外，在高温锂化条件下形成的SEI更致密、更光滑，对提高材料循环稳定性有积极作用。

5 电池表征、电池模型和测量技术

Zachman 等[80]证 明 了CoM-STEM 是 一 种 有 效直接的方法，可以在原子分辨率下直接成像晶体锂电池材料中的每一个元素。CoM-STEM 是目前最直接的方法，可以在局部范围内获得有关某些晶体电池电极和固体电解质材料的完整原子结构信息，这将有助于更好地理解如锂传导和脱嵌等过程。Uxa等[81]利用二次离子质谱和6Li示踪剂探究近化学计量的LiNi0.5Mn1.5O4样品锂自扩散的精确数据，首次展示了LiNi0.5Mn1.5O4正极材料在250～600 ℃温度范围内的Li示踪剂扩散率的结果。扩散实验的结果表明，在250～600 ℃的温度范围内，锂的扩散受热空位控制，其基于Arrhenius 定律活化焓约为1 eV，为热活化Li 空位的形成能和迁移能之和。Cave 等[82]针对界面离子传输动力学特性难追踪的问题，采用原位衰减全反射(ATR)傅里叶变换红外(FTIR)光谱电化学数据进行全局目标分析，模型系统中首次报道了界面离子形态与锂离子储存之间的动力学解析关联。证明了可利用红外光谱学手段，跟踪离子去溶剂化和嵌入过程，从而更好地设计和操纵电解液中的离子配对，改善电解液倍率性能。Luo 等[83]利用空间分辨的同步辐射X 射线衍射谱研究了不同粒径V2O5颗粒在脱嵌锂过程中的相变化过程。结果表明纳米V2O5颗粒组成的电极相比于微米V2O5颗粒组成的电极在脱嵌锂的过程中更加均匀，因此纳米V2O5颗粒组成的电极在循环过程中有更高的容量和更高的倍率。本文提供了利用空间分辨的同步辐射X射线衍射谱研究极片中电化学过程均匀性的方法，有利于未来高能量密度极片设计。

Chen 等[84]提出了SEI 层的扩散限制损伤机制，认为SEI层的不均匀性导致Li+穿过该层依赖扩散动力学。具有较厚SEI层显示出比光滑表面更慢的Li+传导，不均匀的锂剥离过程导致滑移线与光滑表面之间的边界处形成裂纹，进一步导致SEI塌陷和严重损坏。基于此假设，建议通过在电极外侧施加平行磁场来增强锂离子在SEI层局部区域的扩散。电化学表征和长期稳定性测试均证实了磁场在增强Li+扩散和抑制SEI损伤方面的有效性。Liu等[85]构建了人造SEI 的物理性质与锂沉积之间相关性的电化学-机械模型。结果表明，将SEI 的离子电导率提高到临界水平以上可以缓解应力集中和锂的选择性沉积。此外，SEI的机械强度提升还可以减轻不均匀沉积并影响电化学动力学，4.0 GPa左右的杨氏模量是锂均匀沉积的阈值。该研究结果和方法有助于指导锂金属及其他负极表面的人工SEI 设计。Yue 等[86]通过调节锂源/负极界面的初始接触状态，从界面角度阐述了接触预锂化的基本机理，并发现电子通道是影响锂利用效率的主要内部因素。相比机械轧制，采用真空热蒸发沉积锂薄膜可以提供充分的界面接触，并为接触界面带来丰富的电子通道，这不仅促进了反应动力学，而且还降低了局部电流密度，从而增强了电子通道的稳定性。因此，真空热蒸发引导的预锂化过程速度快，锂的利用率提高到了91.0%，降低了“死锂”的量。

Lewis 等[87]定量研究了硫化物固体电解质的金属锂固态电池中循环面容量、电流密度和锂沉积/剥离稳定性之间的关系，发现即使在电流密度远低于CCD 的情况下，在足够长的时间循环后也会因为锂枝晶的生长导致短路。文章认为临界电流密度无法完整地描述给定材料和条件下界面的稳定性，因此提出阈值面容量的概念，即电池循环容量低于该阈值时能显著提高电池寿命，并实验测量了一系列电解质压实强度、堆叠压力、电流密度下电池的阈值面容量，指出在研究实验中使用真实的实际容量来开发固态电池的重要性。Tsukasaki 等[88]采用真空转移双倾斜透射电镜支架，引入气流系统，对Li4SnS4玻璃陶瓷固态电解质在含有水分的气流环境下的降解过程进行了原位观察。电子衍射(ED)图和TEM 图像可以清楚地捕捉到暴露引起的电解质颗粒形态变化和非晶化过程，表明Li4SnS4容易与空气中H2O反应发生分解并从微观角度展现了整个过程。Jiang 等[89]提出了一个硅/石墨(Gr)电极的多材料模型，并详细描述了单个活性材料的贡献，同时研究了不同Si/Gr 比电极的充放电特性。结果表明，Si 添加剂能显著提高Si/Gr 电极的比容量，且随着Si含量的增加，石墨的电化学性能变得不那么明显。Si 也可以引入Si/Gr 电极的电压滞后，从而在混合电极的脱锂过程中出现“平台位移”。该多材料模型也可以很容易地应用到全电池模型中，并与其他物理模型相结合，以指导硅基电极锂离子电池的进一步发展。

6 理论计算、界面反应及其他

Shen 等[90]使用DFT 计算发现，用Ti 对高镍低钴正极材料LiNi0.6Co0.05Mn0.35O2进行掺杂可以有效地降低锂离子迁移势垒并提高表面晶格氧损失的活化能，可以有效地提高材料的倍率性能和循环稳定性。电化学原位XRD 证明Ti 掺杂后的材料将原材料在充电过程中的H1-H2 两相反应转换成单相反应，并有效地抑制了材料的H2-H3相变，从而改善了材料的循环性能。温度原位XRD 证明了Ti 掺杂后的材料具有更高的热稳定性。Azeez 等[91]采用单参数半经验模型和人工神经网络(ANN)分别预测了无盐溶剂混合物的黏度和锂离子电解质溶液(锂盐+溶剂混合物)的相对黏度。Cui等[92]从溶剂化结构和物理化学性质等方面，通过原位电化学测试和理论计算，研究了高浓度电解质(HCE)在高压下的抗氧化机理。Zhang 等[93]以α-和β-Li5AlO4(α-和β-LAO)两种铝酸锂为模型框架，对其作为固态电解质的性质进行了第一性原理理论计算研究。这两种具有正交晶体结构，并以锂原子连接的孤立的AlO4四面体单元的铝酸锂，具有较大的带隙、较低的迁移势垒(0.30～0.40 eV)、较高的锂离子电导率(10-4S/cm)、0.01～3.20 V的良好电化学稳定性窗口(vs.Li+/Li)。还研究了同类的Li4.6Al0.6Si0.4O4(LASO)、Li5GaO4(LGaO)和Li4.6Ga0.6Ge0.4O4(LGaGeO)化合物的电化学稳定性、H2O/CO2稳定性和锂离子迁移率。一般来说，在锂离子电导和电化学窗口之间通常存在一种权衡；然而，Li5AlO4在二者间具有良好的平衡，是下一代固态电解质材料的有力竞争者。Li等[94]利用神经网络，采用表面随机游走法模拟由Li、Zr/Hf和Cl组成的材料，并识别出两种稳定的层状卤化物固态电解质，即Li2ZrCl6和Li2HfCl6。文章预测这些卤化物具有较高的Li+电导率和与Li 金属负极的良好相容性，并在实验中对它们进行了合成测试。实验证明了它们对锂金属负极具有卓越的稳定性，其稳定的锂电镀/剥离循环达到了创纪录的4000 小时。使用这些卤化物结合单晶LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2正极，文章不进行任何界面修饰地装配了全固态锂金属电池，电池具有19.48Ω cm2的较低正极/电解质界面阻抗，99.48%的高平均库仑效率，1.5 C 下63 mAh/g容量发挥的良好倍率性能，以及0.5 C下70周后87%容量保持的极佳循环稳定性。

Lv等[95]研究了不同正极类型对硅基负极全电池电化学性能的影响及其机理。通过对比LFP/Si、NCM523/Si、LCO/Si和LMO/Si全电池，通过电化学和光谱表征，发现NCM523/Si 全电池具有更好的电化学性能。这主要是因为正极类型对电解液分解产物的分布有影响，NCM523 有利于在Si 负极中形成更多的导电有机成分和LiF，可以防止电解液的侵蚀。Shi 等[96]提出了一种新的正负极协同界面构建方法，以在构建高压下稳定的电极-电解质界面。无机硫化锂盐(Li2S)用作电解质添加剂，可以在LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)正极表面建立稳定的正极电解质界面(CEI)。乙腈(AN)被用作溶剂添加剂，通过与锂离子的优先溶剂化可以抑制碳酸盐溶剂的氧化分解。由于正极和负极界面之间的协同作用，NCM523/Li电池的循环稳定性在微量Li2S(0.01 mg/mL)和AN(0.5%，体积分数)的作用下得到改善。通过理论计算和各种表征认为，由Li2S在NCM523表面优先吸附氧化衍生的产物有效提高了CEI 无机成分比例，AN 的存在则防止了溶剂的氧化。Shin等[97]在局部高盐无负极电池中，通过在第1 周充电期间进行电位保持，在铜负极表面引导更多的盐衍生(更少的溶解衍生)，展示了不同锂盐和醚/碳酸酯溶剂的适当分解电位，使得分解成分富LiF 而少有机组分，提高了Li/Cu 电池的库仑效率，缓解了Cu/LiFePO4和Cu/MCM811 电池的循环衰减。Zhang等[98]研究了全电池中正极材料中阳离子溶解对SiOx/石墨复合负极的结构和电化学稳定性的影响。研究表明阳离子的溶解对Si 的有害影响大于石墨，不同的阳离子对负极-电解质间界面形成的影响不同。阳离子对Si 基电极的有害影响程度依次为Co