鋰電池快速充電研究目錄TOC\o"1-3"\h\u3840鋰電池快速充電研究 176861快充鋰離子電池的理化基礎(chǔ) 415102快充對鋰離子電池的影響 429085鍍鋰 424034機械效應(yīng) 532390熱效應(yīng) 5207813優(yōu)化策略 519634負(fù)極的優(yōu)化 53113正極的優(yōu)化 1121086電解質(zhì)的優(yōu)化 13250554 總結(jié)與展望 16自“雙碳”目標(biāo)提出以來，全球能源和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的低碳化趨勢已經(jīng)形成。因此，為了降低CO2的排放、實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，使用清潔能源來驅(qū)動車輛具有重要意義[1-2]。由于具有能量密度高、循環(huán)壽命長、成本低和環(huán)境污染小等特點，以鋰離子電池為動力的電動汽車(electricvehicles,EVs)逐漸成為人們關(guān)注的焦點。國際能源署預(yù)測，全球EVs行業(yè)在未來十年內(nèi)將大幅增長，到2030年全球EVs保有量預(yù)計達(dá)到2.3億輛[3]。然而，目前EVs的市場滲透率和消費者接受度仍然較低，其中一個重要原因是EVs需要很長時間才能充滿電，里程焦慮成為亟待解決的問題。由于電池容量很難在短時間內(nèi)大幅提高，發(fā)展具有快速充電能力的鋰離子電池已成為進(jìn)一步擴(kuò)大EVs市場的基石[4]。快充鋰離子電池必須在三個指標(biāo)上同時進(jìn)行評估：①充電時間；②獲得的比能量；③高倍率下的

循環(huán)次數(shù)[5]。根據(jù)美國先進(jìn)電池聯(lián)盟(USABC)的定義，快速充電是在15分鐘內(nèi)獲得電池80的荷電狀態(tài)(stateofcharge,SOC)，即以4C的倍率將電[。圖10EVs30分鐘獲得的最大續(xù)航里程?？梢钥闯?，鋰離子電池EVs在距。因此，當(dāng)前EVs列的安全問題[8]。因此，快速充電的研究不僅要縮反應(yīng)。圖1鋰離子電池EVs的發(fā)展歷史和相應(yīng)的快充能力[7]Fig.1ThedevelopmenthistoryofEVspoweredbylithium-ionbatteriesandcorrespondingfast-chargingcapabilities[7]基于這些認(rèn)識，本文從三個方面綜述了快充鋰離子電池的發(fā)展現(xiàn)狀，首先介紹了快充鋰離子電池的理化基礎(chǔ)，闡明了鋰離子(Li+)在電極材料、電解質(zhì)和電極/電解質(zhì)界面(EEI)中的傳輸是影響鋰離子

電池快充性能的關(guān)鍵因素，為鋰離子電池的快充技術(shù)提供了設(shè)計指南；其次分析了鋰離子電池在高充電倍率下的性能衰減機理，其中鍍鋰是主要的降解機制，它不僅影響電池的能量密度，而且形成鋰枝晶，造成電池短路、機械粉碎以及持續(xù)積熱造成電池?zé)崾Э貙?dǎo)致一系列的安全問題；最后討論了快充鋰離子電池正負(fù)極材料和電解質(zhì)的研究現(xiàn)狀和最新進(jìn)展，電極的表面改性、復(fù)合材料的開發(fā)、新型電解液的應(yīng)用、電解液添加劑的使用以及固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計等都是提高電池倍率性能的關(guān)鍵舉措?？斐滗囯x子電池的理化基礎(chǔ)鋰離子電池也被稱為“搖椅”式電池，其中Li+在正極和負(fù)極之間移動，將電荷轉(zhuǎn)移到外部電路供電或從外部電源充電[9]。在充電過程中，外部電壓被施加到電池的兩極，Li+從正極材料中脫出，通過正極/電解質(zhì)界面(CEI)進(jìn)入電解液，Li+以溶劑化的形式從正極移動到負(fù)極，在去溶劑化后，Li+穿過負(fù)極表面的固體/電解質(zhì)界面(SEI)嵌入負(fù)極層狀結(jié)構(gòu)中并與電子結(jié)合(圖2)[10]。影響這一過程的關(guān)鍵因素是Li+傳輸，包括Li+在電極材料內(nèi)部的擴(kuò)散、Li+在EEI中的傳輸和Li+在電解質(zhì)中的傳輸[11]。對于電極材料來說，正負(fù)極活性材料中的Li+擴(kuò)散是主要限速步驟，Li+擴(kuò)散受材料內(nèi)部離子傳輸通道及材料顆粒的形態(tài)、形狀和取向等因素影響，且相較正極而言負(fù)極受到這些參數(shù)的影響更大。對于電解質(zhì)來說，傳統(tǒng)電解液的氧化還原穩(wěn)定性較差，在快速充電過圖2鋰離子電池快充過程中離子傳輸示意圖Fig.2Schematicdiagramofiontransportduringthefast-chargingprocessoflithium-ionbatteries

程中會不斷分解并導(dǎo)致形成厚的EEI層，從而導(dǎo)致Li+通過EEI的傳輸動力學(xué)較慢。同時，傳統(tǒng)電解液中的溶劑化結(jié)構(gòu)具有較高的去溶劑化勢壘，阻礙了Li+的擴(kuò)散，降低了電化學(xué)效率[12]。Li+的溶劑化結(jié)構(gòu)和去溶劑化能力也會影響EEI的化學(xué)組成，從而影響Li+擴(kuò)散動力學(xué)[10]。尤其是在寒冷氣候下，低溫限制了充電速率，這嚴(yán)重歸因于液相中較低的擴(kuò)散系數(shù)和固相中緩慢的界面動力學(xué)[8]。充放電過程中的電化學(xué)過程和電池本身的結(jié)構(gòu)都會影響整個過程中離子和電子的電荷轉(zhuǎn)移，這對快速充電性能有較大影響[13]。因此，當(dāng)下對快充鋰離子電池的研究重點集中在如何顯著提升Li+在電解質(zhì)和負(fù)極材料中的擴(kuò)散動力學(xué)，來解決上述過程中遇到的負(fù)極鍍鋰、嚴(yán)重極化、材料利用率低、電解液及電極副反應(yīng)等問題。快充對鋰離子電池的影響鍍鋰快充下導(dǎo)致鋰離子電池性能下降的所有因素中，最不利的是石墨負(fù)極表面的鍍鋰[圖3(a)][14]。在充電過程中，Li+從正極遷移到負(fù)極并嵌入石墨層，在快速充電條件下，Li+在電解液中的傳輸速率遠(yuǎn)快于Li+嵌入石墨層的速率，更多的Li+在負(fù)極表面積累而不是嵌入到石墨原子層的間隙中，導(dǎo)致嚴(yán)重電壓極化并使石墨負(fù)極電位降至0V(vs.Li/Li+)[15]。尤其在低溫和高倍率等極端條件下，鋰嵌入過程的動力學(xué)減慢，Li+的擴(kuò)散速率減小，導(dǎo)致其不能及時嵌入電極材料中，從而沉積在負(fù)極表面。負(fù)極鍍鋰對電池造成的影響如圖3(b)所示，沉積的鋰會進(jìn)一步圖3(a)快充條件下石墨負(fù)極鍍鋰圖示[14]；(b)負(fù)極鍍鋰引起的降解機理[16]Fig.3(a)IllustrationofLidepositionongraphiteanodesunderfast-chargingconditions[14];(b)Thedegradationmechanismcausedbythelithiumplatingonanodes[16]與電解液反應(yīng)，形成無效的SEI層或與負(fù)極隔離的。在嚴(yán)重的情況下，沉積的鋰會積累形成鋰枝晶，而鋰枝晶的生長可能會刺穿隔膜，造成電池短路[18]。因此，鍍鋰不僅會造成電池性能進(jìn)一步的衰減，降低電池的使用壽命，也會損害鋰離子電池的安全性能。機械效應(yīng)機械粉碎是導(dǎo)致鋰離子電池在快速充電過程中性能下降的另一個重要因素。根據(jù)尺度不同，機械退化可分為電極顆粒、導(dǎo)電材料和黏合劑的分離，電極顆粒內(nèi)部的破裂，活性材料和集流體之間的分離以及電極片之間的分層。這些現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是快充過程中鋰濃度的梯度分布造成了組分間的應(yīng)力不均勻[。在快速充電過程中，i+迅速從正極脫出并嵌入負(fù)極，導(dǎo)致+和電極顆粒的不同部分之間出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)變不匹配。當(dāng)能量釋放率或應(yīng)力強度系數(shù)超過一定值時，裂紋會在顆粒中傳播，從而導(dǎo)致SEI/CEI的開裂。機械退化對電池性能的影響可分為活性材料損失(LAM)、儲鋰損失(LLI)和阻抗增長。首先，裂紋導(dǎo)致材料導(dǎo)電性差甚至極片完全脫落；其次，更多的表面被裂紋暴露并與電解液發(fā)生反應(yīng)，快速充電引起的高溫進(jìn)一步促進(jìn)了這種副反應(yīng)，該過程導(dǎo)致SEI層的進(jìn)一步增長，從而增加電阻并導(dǎo)致LAM和LLI；最后，電解液的消耗也會降低電極的潤濕性并阻礙i傳輸[]。熱效應(yīng)高充電倍率下導(dǎo)致的發(fā)熱問題也會導(dǎo)致電池的性能衰減，盡管鋰離子電池表現(xiàn)出高庫侖效率，但電極中的嵌鋰和脫鋰相關(guān)的能量損失會導(dǎo)致內(nèi)部發(fā)熱。電池的倍率性能、安全性和使用壽命都受工作溫度的影響。特別是在高充電速率下，溫度問題變得更為復(fù)雜[21]。電池中的發(fā)熱可分為可逆和不可逆過程，Ashka和Siamak通過數(shù)學(xué)模型研究了可逆和不可逆過程對總發(fā)熱過程的影響[2，該模型表明，在低充電倍率下可逆熱占主導(dǎo)地位，而在高充電倍率下不可逆熱占主導(dǎo)。美國可再生能源實驗室開發(fā)了鋰離子電池的老化模型3，該模型考慮了溫度和充/放電循環(huán)對電池壽命的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電池的平均溫度(在儲存和循環(huán)期間)從20℃升高到35℃時，電池壽命大約減少了1/2。

電池內(nèi)的高溫會加速許多副反應(yīng)，包括材料相變、氣體釋放、黏合劑分解和金屬溶解等。特別是高溫引起的晶格膨脹加劇了體積膨脹，并導(dǎo)致機械應(yīng)力甚至顆粒開裂。電解液也可能隨著溫度升高而熱分解，由此產(chǎn)生的氣態(tài)副產(chǎn)物也會加劇機械應(yīng)力[20]。更極端的是高溫可能引發(fā)熱失控，這種情況下，由于電池組件相互反應(yīng)產(chǎn)生的熱量而導(dǎo)致電池溫度不受控制地上升。通過分析不同的充電速率對熱失控特性的影響，研究人員發(fā)現(xiàn)隨著充電速率的增加，電池的熱穩(wěn)定性降低[24]。熱失控通常會引起煙霧、火災(zāi)甚至爆炸等危害，對電池的安全性造成很大威脅[25]。綜上所述，快充下引發(fā)的副反應(yīng)如鍍鋰、機械效應(yīng)和放熱等會加速電池的性能衰減，導(dǎo)致容量和功率的降低。因此，快速充電不僅要縮短充電時間，還要盡可能地解決上述問題來抑制電池性能的下降。優(yōu)化策略負(fù)極的優(yōu)化對負(fù)極而言，確保Li+在負(fù)極體相中快速擴(kuò)散并降低負(fù)極與電解液之間的界面動力學(xué)勢壘是實現(xiàn)快速充電的關(guān)鍵。如果Li+傳輸動力學(xué)不能滿足快速充電的要求，負(fù)極上的極化會導(dǎo)致鍍鋰，從而降低循環(huán)壽命甚至引發(fā)安全問題。因此，提高Li+傳輸速度和電子傳輸動力學(xué)是實現(xiàn)快速充電的有效途徑。碳基材料由于具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、出色的化學(xué)穩(wěn)定性、大的比表面積和特殊的孔隙率而被廣泛用作電池的電極材料[26]。石墨是鋰離子電池最常用的碳基負(fù)極材料，具有.4m的層間距，允許+可逆地插層與剝離。同時石墨電位非常接近鋰的氧化還原電位，可以使電池表現(xiàn)出較高的能量密度[27]。1983年等人[28]第一次成功將石墨用作鋰離子電池的負(fù)極材料，1991年，第一個鋰離子電池被索尼公司商業(yè)化。然而，石墨具有緩慢的嵌鋰動力(08Vvs.i+大極化會將石墨電勢推至鋰金屬沉積的閾值(0Vvs.i+)，導(dǎo)致石墨表面鍍鋰。如前所述，沉積的鋰金屬會與電解液發(fā)生反應(yīng)或形成“死鋰”，從而增加內(nèi)阻并迅速降低電池容量。隨著更多的鋰金屬沉積，可能導(dǎo)致鋰枝晶過度生長、短路甚至嚴(yán)重的熱失控，進(jìn)而引發(fā)安全問題。所以對天然石墨進(jìn)行改性非常有必要。石墨層間距小，導(dǎo)致+大石墨層間距是提高i+擴(kuò)散速率的一種有效途徑[29]。Kim等[30]通過在溫和條件下氧化天然石墨并通過熱還原再石墨化，將層間距從0.3359nm擴(kuò)大到0.3390nm，并在石墨的底部及邊緣產(chǎn)生了豐富的含氧官能團(tuán)，如圖4所示。增加的層間距為離子

傳輸保留了更多空間，并降低了塊狀石墨中Li+傳輸?shù)膭恿W(xué)障礙。此外，石墨邊緣的官能團(tuán)誘導(dǎo)電荷極化，降低了從石墨中提取Li+所需的活化能。借助擴(kuò)展的層空間和官能團(tuán)的協(xié)同作用，鋰離子電池的快充性能得到顯著提高。即使在50C的高倍率下，石墨的脫鋰容量仍達(dá)到243mAh/g，比純石墨的66mAh/g高出近4倍。圖4石墨層間距擴(kuò)大[30]Fig.4Theenlargementofthegraphitelayerspacing[30]典型的石墨負(fù)極在使用鑄造和壓延工藝后，石墨顆粒被密集堆積，造成的曲折擴(kuò)散路徑阻礙了i+傳輸。隨著電極厚度的增加，傳輸限制會進(jìn)一步加劇，從而產(chǎn)生顯著的濃度梯度，導(dǎo)致較大的電池極化，顯著降低電極在快充條件下的性能優(yōu)勢[31]。此外，根據(jù)密度泛函理論，i+必須從邊緣位點嵌入并逐漸擴(kuò)散到顆粒內(nèi)部，曲折的擴(kuò)散路徑導(dǎo)致i+擴(kuò)散速率較低，倍率性能較差[2]?？梢酝ㄟ^縮短i+在石墨中的擴(kuò)散路徑來提高石墨負(fù)極的快充性能。Cheng等人[33]提出用KOH蝕刻石墨，在其表面形成可以減少i+擴(kuò)散距離的孔來提高充放電倍率能力[圖5(a)]，KOH蝕刻石墨在3C充放電時的容量保持率為93%，即使在6C的較高循環(huán)倍率下，也能表現(xiàn)出74%的容量保持率。Chen等人[31]應(yīng)用激光刻印工藝在石墨負(fù)極產(chǎn)生了高度有序的激光圖案電極結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由穿過電極的垂直通道陣列組成[圖5(b)]。這些孔通道可使+沿線性路徑擴(kuò)散，快速傳輸?shù)奖倔w電極中。由于+運輸通道的改進(jìn)，使整個電極內(nèi)i+濃度更加均勻，電池極化減少，進(jìn)而緩解了快充過程中的鍍鋰問題。在4C6C的快充條件下循環(huán)100圈后容量保持率分別為97和93%，遠(yuǎn)高于無圖案的電極(容量保持率為69和

圖5(a)原始石墨和KOH蝕刻石墨的示意圖[33]；(b)高度有序的激光圖案電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的垂直孔通道[31]Fig.5(a)SchematicschemeofpristinegraphiteandKOHetchedgraphite[33];(b)Verticalporechannelsgeneratedbyhighlyorderedlaser-patternedelectrode[31]59%)。二維結(jié)構(gòu)的石墨烯有高本征載流子遷移率、優(yōu)異的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、高的理論比表面積和優(yōu)異的機械強度等優(yōu)勢[34]。基于此，Wu等人[35提出了一種由雜原子氮(N)和硼(B)摻雜的化學(xué)衍生石墨烯，可制成具有極高倍率和大容量的電極[圖6(a)]。在50mA/g的充放電速率下，摻雜石墨烯電極表現(xiàn)出非常高的容量，N摻雜石墨烯為1043mAh/g，B摻雜石墨烯為1549mAh/g，與未摻雜的石墨烯相比有很大提升。更重要的是，摻雜的石墨烯可以在極短時間內(nèi)快速充放電，同時表現(xiàn)出高倍率性能和優(yōu)異的長期循環(huán)性能。例如，在25A/g的超快充/放電速率下約30s充滿電，其中N摻雜石墨烯電極容量仍可保留約199mAh/g，B摻雜石墨烯電極容量可保留約235mAh/g。這些結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于化學(xué)衍生的石墨烯和其他碳基材料，表明N和B摻雜的石墨烯作為高性能鋰離子電池負(fù)極材料具有巨大潛力。

Agyeman等人[36]報道了一種具有夾層結(jié)構(gòu)的碳包覆的硅納米顆粒(Sinanoparticles,SiNPs)/還原氧化石墨烯(reducedgrapheneoxides,rGO)復(fù)合負(fù)極，這種夾層結(jié)構(gòu)可以避免在充/放電過程中聚集或堆疊，從而能夠保持初始活性表面和離子傳輸?shù)拈_放通道[圖6(b)]。因此，這種新型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了高容量和長循環(huán)壽命(在1.5A/g的電流密度下循環(huán)100圈后容量為600mAh/g，400圈循環(huán)后容量保持率約為93%)。Sun等人[37]提出將紅磷(red-P)嵌入到具有垂直排列納米通道的大塊石墨烯(verticallyalignedgraphene,VAG)基顆粒中，設(shè)計了由大尺度單層red-P/VAG顆粒組成的電極[圖5(c)]。這種電極設(shè)計解決了由隨機堆疊的活性顆粒組成的傳統(tǒng)電極結(jié)構(gòu)在Li+傳輸方向上的高曲折度和大顆粒間阻力的問題。該電極在面容量高達(dá)5.6mAh/cm時，能夠使電池10分鐘充至50%以上的容量。由于適度高于商業(yè)石墨的工作電位，該負(fù)極在快充條件圖6(a)N和B摻雜的石墨烯圖示[35]；(b)通過聚多巴胺連接的強共價鍵和氫鍵將SiNPs連接到石墨烯片上[36]；具有大顆粒間電阻和高孔隙曲折度的常規(guī)顆粒電極和低孔隙曲折度、離子傳輸方向上無顆粒間阻力的單層電極Fig.6(a)IllustrationofN-andB-dopedgraphene[35];(b)SiNPsattachedtographenesheetsbypolydopamine-linkedstrongcovalentandhydrogenbonds[36];(c)Conventionalparticleelectrodeswithlargeinterparticleresistanceandhighporetortuosityandsingle-layerelectrodeswithlowporetortuosityandnointergranularresistanceintheiontransportdirection[37]下可以避免具有安全問題的鋰枝晶生成。與商業(yè)正極組裝的軟包電池具有優(yōu)異的循環(huán)性能和高達(dá)405Wh/kg的能量密度，超過商業(yè)化石墨基快充電池的能量密度。在電極材料內(nèi)部構(gòu)筑自擴(kuò)張離子傳輸通道是提升離子傳輸動力學(xué)的新途徑，在特定外界條件刺激下誘導(dǎo)離子傳輸通道周圍化學(xué)鍵的可逆轉(zhuǎn)化，借助不同化學(xué)鍵鍵長的變化實現(xiàn)通道的可逆自擴(kuò)張。石墨炔(GD)作為一種由sp/s2雜化形成的新型碳同素異構(gòu)體，是一種平面二維全碳材料，其由中國科2010[38]。將GDY作為鋰離子電池負(fù)極材9時，充電過程中與GDY同鍵長的炔-烯鍵轉(zhuǎn)換可以實現(xiàn)GDY內(nèi)部離子傳輸通道的可逆自擴(kuò)張，從而顯著降低+進(jìn)了i+的快速擴(kuò)散，有效消除了嚴(yán)重的電壓極化和鍍鋰[圖7(a)]。GDY負(fù)極在6C的極快充電條件下，20000次循環(huán)后，仍具有81.3%的容量保持率，和i.6M.2o.2(M池也展現(xiàn)出非常穩(wěn)定的循環(huán)性能，在3C和6C下經(jīng)過500次循環(huán)后容量保持率分別為93和83%。Li[40]利用含銅金屬氧化物自催化GDY生長構(gòu)建了梯度GDYOu.525異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，梯度GDYu.525中成功產(chǎn)生了Cu和O空位，顯著提高了快速充電能力[圖7(b)]。雙重空位大大增強了.52O5Y體相中的離子傳輸動力學(xué)，并提供了擴(kuò)展的Li儲存位點。金屬離子與炔鍵強相互作用形成的梯度GDY層具有孔徑由外向內(nèi)梯度擴(kuò)張的特點，有利于離子在GDY層中的快速傳輸。此外，.52O5/GDY異質(zhì)界面處的電子重新分布產(chǎn)生內(nèi)建電場，進(jìn)一步增強了i+擴(kuò)散動力學(xué)并提高電化學(xué)反應(yīng)的可逆性。該材料作為負(fù)極表現(xiàn)出了優(yōu)異的快速充電能力、高容量、超長循環(huán)壽命和出色的容量保持能力。該負(fù)i.Mn.1.12(M正極組成的全電池具有非常穩(wěn)定的循環(huán)性能，在3C的快速充電條件下經(jīng)過1000圈循環(huán)后容量保持率為80.1%。近期，Li等人[41]提出在石墨負(fù)極表面上原位生長少量GDY作為離子自抽運界面(IPI)，形成了GDY/石墨異質(zhì)結(jié)[圖7(c)。GDY表面和電解液中+之間的界面強相互作用削弱了溶劑化環(huán)境并改變了i+溶劑化

結(jié)構(gòu)，加速了+去溶劑化進(jìn)程，導(dǎo)致了富F的SEI層的形成，從而增強了+的導(dǎo)電性。此外，由于功函數(shù)的差異在GDY/石墨界面處會產(chǎn)生內(nèi)建電場，增強了i+在石墨內(nèi)的傳輸動力學(xué)，從而促進(jìn)iGDY快充條件下表現(xiàn)出高容量(6C217.820C139.2mAh/g)、長循環(huán)壽命和優(yōu)異的容量保持率(6C下2000次循環(huán)后為81.5%，20C下1650次循環(huán)后為86.2%)。即使在-20℃的低溫下，該負(fù)極材料在500次循環(huán)后仍能提供128.4mAh/g的高容量。除了上述石墨、石墨烯和GDY等有序碳，無定形碳也已被開發(fā)為鋰離子電池的負(fù)極材料，可以顯著提高電池的快速充電能力和循環(huán)壽命。相較于有序碳，無定形碳具有更多的活性位點、各向異性的結(jié)構(gòu)和更大的層間距，這些特性使其能夠提供更高的可逆容量和倍率性能。硬碳和軟碳是典型的無定形碳，兩者均由隨機分布的彎曲石墨片組成，硬碳可在高溫下石墨化，而軟碳即使在高溫下也無法石墨化[42]。與石墨相比，雖然硬碳在商業(yè)鋰離子電池中的吸引力還較低。但硬碳作為負(fù)極材料時，在i+嵌入時其體積膨脹比石墨小，并且硬碳的結(jié)構(gòu)特征，如大量的孔隙、邊緣和缺陷，可以有效縮短+傳輸距離，為快速電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)提供豐富的活性位點，這些都有助于提高快速充電性能[43]。Chen等人[44通過調(diào)節(jié)石墨和硬碳的混合比來優(yōu)化電池性能，同時實現(xiàn)高能量密度和快充能力。當(dāng)石墨和硬碳的質(zhì)量比為50∶50時的性能最優(yōu)異，軟包電池在4C和6C下500次循環(huán)后分別具有87和82%的容量保持率，而在相同條件下使用石墨負(fù)極的電池的容量保持率分別為61%和48%。然而，硬碳中存在的大量邊緣位點會影響SEI的形成，降低初始庫侖效率，從而導(dǎo)致出現(xiàn)大量的+不可逆損失。與硬碳相比，軟碳具有更高的首圈庫侖效率和更小的不可逆容量，其微觀結(jié)構(gòu)包括無定形結(jié)構(gòu)、亂層結(jié)構(gòu)和石墨化結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)具有較大的層間距和大量的儲鋰活性位點，很好地滿足高功率應(yīng)用的需[42][45]用溶劑熱法合成了一種層間距為0.37nm的新型軟碳。由于其微觀結(jié)構(gòu)可以均勻擴(kuò)大層間距離以減少對電極材料的結(jié)構(gòu)破壞，作為負(fù)極組裝電池表現(xiàn)出優(yōu)異的高倍率能力(20C1000169mAh/g圖7(a)不同鍵長化學(xué)鍵可逆轉(zhuǎn)換實現(xiàn)自擴(kuò)張離子傳輸通道的圖示和循環(huán)過程中GDY負(fù)極中自擴(kuò)張Li+傳輸通道[39]；0.9525CuVO自催化GDY生長并產(chǎn)生Cu和O空位的圖示[40];(c)IPI示意圖[41]0.95250.9525Fig.7(a)Theself-expandedion-transportchannelsenabledbythereversibletransitionofchemicalbondswithdifferentbondlengthsandtherepresentationofself-expandingLi-iontransportchannelsinGDYanodesduringcycling;[39](b)IllustrationofCuVOself-catalyzingthegrowthofGDYand0.9525generationofCuandOvacancies[40];(c)SchematicdiagramoftheIPI[41]的出色放電容量，比商用石墨負(fù)極高10倍)。除了碳基負(fù)極，鈦酸鋰(i452，O)和Si也是常見的鋰離子電池負(fù)極材料，且由于

LTO具有優(yōu)異的倍率性能和安全性，但其寬帶隙和緩慢的Li+擴(kuò)散速率導(dǎo)致的低本征電導(dǎo)率限制了快速充電性能的進(jìn)一步提高[46-47]。通過納米結(jié)構(gòu)調(diào)控可以縮短Li+的擴(kuò)散路徑，增加電極活性材料與電解液之間的接觸面積[48]，從而提高LTO的快速充電性能。等[49]通過在合成前驅(qū)體中添加碳酸氫銨造孔劑實現(xiàn)了棒狀材料中微孔結(jié)構(gòu)的原位形成，從而制備出了具有豐富微孔的緊湊微棒。由于納米晶體上的微孔和薄碳涂層，LTO微棒具有高電子電導(dǎo)率(360-7S/cm)和大的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)(5.3×0-2cm-s-1高的充放電速率。在10C下循環(huán)500次和1000次后，容量保持率分別達(dá)到94.0和83.3%。在10C30C的充電倍率下的比容量分別達(dá)到141.0和129.3mAh/g。然而，納米結(jié)構(gòu)電極材料經(jīng)常會遇及犧牲負(fù)載密度[50-52]。與納米材料相比，多晶電極材料得到了更廣泛的應(yīng)用，其中初級顆粒被整合到阻止了電解液到達(dá)內(nèi)部的初級顆粒，導(dǎo)致i+距離大大增加[53]。此外，多晶材料通常含有大量阻礙電子傳導(dǎo)和+擴(kuò)散的晶界[]。相比之下，單晶電顯示出很大的優(yōu)勢。Xu等人[55]成功制備了具有介孔單晶結(jié)構(gòu)的材料優(yōu)異的電化學(xué)性能，使得i+構(gòu)中的擴(kuò)散能壘大大降低，并且在固相中的擴(kuò)散距離變短，因此具有良好的電荷傳質(zhì)性能優(yōu)勢。所制得的好的循環(huán)穩(wěn)定性，在50C下可實現(xiàn)169mAh/g的高放電比容量，在20C下循環(huán)10000次后仍具有92%的容量保持率。Si的理論比容量高達(dá)4200mAh/g，是石墨類負(fù)極材料的10倍以上，高比容量的優(yōu)點使其在不影響整體能量密度的情況下減小電極的厚度，從而有助于降低快速充電過程產(chǎn)生的+濃差和電壓極化。同時Si還具有高安全性、儲量豐富、成本低廉等優(yōu)勢，因此被認(rèn)為是最具潛力的下一代鋰離子電[56-57]SiSi(.×-3S/c對其進(jìn)行優(yōu)化[58]。材料優(yōu)化包括減小粒徑、設(shè)計新結(jié)構(gòu)、表面涂層和電池系統(tǒng)優(yōu)化，可以充分利用其高比容量來提高其倍率和循環(huán)性能。已經(jīng)表明，鋰化過程的顆粒粉碎現(xiàn)象存在臨界粒徑(150nm)，如果顆粒尺寸小于臨界尺寸，則Si負(fù)極不會出現(xiàn)裂

紋[59]。多孔或中空結(jié)構(gòu)，如中空管狀結(jié)構(gòu)、核殼結(jié)構(gòu)和介孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，已成功應(yīng)用于提供穩(wěn)定的界面和結(jié)構(gòu)，以改善Si負(fù)極的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。Zuo等人[60]最近開發(fā)了一種新方法，使用鎂熱還原工藝將零維二氧化硅顆粒轉(zhuǎn)化為三維連續(xù)結(jié)構(gòu)多孔Si，與商用納米和微米尺寸的Si顆粒相比，多孔Si的倍率性能顯著提高。大尺寸孔有效地適應(yīng)了體積膨脹以減輕機械應(yīng)力，而多孔結(jié)構(gòu)增強了電化學(xué)動力學(xué)。在大孔和介孔共存的情況下，在0.2A/g下循環(huán)300圈后，可逆比容量仍保持在959mAh/g，質(zhì)量負(fù)荷密度為.4mg/c2。除了優(yōu)化Si的尺寸，高導(dǎo)電材料的表面涂層也是提升Si負(fù)極電化學(xué)性能的可行方法。Lin等人[61]提出在多孔Cu納米薄膜上沉積Si，并可控地調(diào)節(jié)薄膜結(jié)構(gòu)和Si/Cu含量比。將此電極用作鋰離子電池負(fù)極時，表現(xiàn)出了優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，在電流密度1A/g時循環(huán)1000圈后表現(xiàn)出約3124mAh/g的高比容量。即使在20A/g的非常大的電流密度下充放電，仍然可以保持超過2086mAh/g的可逆容量，是商用石墨負(fù)極理論容量的5倍以上。多孔的碳材料具有密度低、電導(dǎo)率優(yōu)異及比表面積大等優(yōu)勢，所以Si-碳復(fù)合不僅可以在一定程度抑制Si的體積效應(yīng)，還可以提高Si的導(dǎo)電性，因此Si-碳復(fù)合材料備受關(guān)注。采用傳統(tǒng)球磨工藝生產(chǎn)的Si-碳復(fù)合材料存在Si和石墨的不規(guī)則粒徑之間的嚴(yán)重不相容性，導(dǎo)致電化學(xué)性能有限，并且在Si-碳負(fù)極中，主要是碳材料提供循環(huán)性能，Si材料提供容量，所以實現(xiàn)Si顆粒在石墨表面的均勻分布并優(yōu)化Si與石墨材料的比例是目前需要解決的問題[62-63]。采用化學(xué)氣相沉積工藝將Si納米層嵌入碳雜化物，可以在石墨上實現(xiàn)Si納米層的均勻分布[64]。實驗表明該負(fù)極第一圈循環(huán)后就具有92的高庫侖效率和較高的可逆容量(517mAh/g)。此外，憑借出色的容量保持性，即使在.63的高電流密度和大于.3mAh/c2的脹的問題。Lucía等人[65]采用石墨化干凝膠摻雜GO作為碳基體，并通過將兩種材料分散在2-異丙醇中來摻入納米Si。Si在該碳基體中均勻分布，從而形同Si比例的復(fù)合負(fù)極的電化學(xué)行為。發(fā)現(xiàn)Si含量為30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的復(fù)合材料表現(xiàn)出最佳性能，在1000mA/g電流下循環(huán)200次后的放電比容量高達(dá)917mAh/g，庫侖效率為100%，這種高性能可以歸因于Si納米粒子在碳基質(zhì)中的均勻分布，允許Si-碳緊密接觸；同時碳材料的多孔網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)Si巨大的體積變化，以控制Si中的連續(xù)微觀結(jié)構(gòu)變化，從而保持電極完整性并避免容量衰減。該研究中的Si-碳復(fù)合材料用作下一代鋰離子電池負(fù)極材料展現(xiàn)出巨大潛力。雖然研究人員采取了很多方法來提高Si負(fù)極的快充性能，但SiO在約200%)，且其也具有較高的理論比容量(約2043mAh/g)，因此相對于純Si負(fù)極，其循環(huán)穩(wěn)定性有較為明顯的提升，更適合應(yīng)用于動(.×0?4)且在首圈循環(huán)中會形成不可逆的硅酸鋰和氧化鋰，導(dǎo)致其首次庫侖效率較低及容量保持能力差，極大限制了SiO負(fù)極的商業(yè)化應(yīng)用[66]。為進(jìn)一步提高SiO負(fù)極的性能，抑制其體積，對純SiO進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要途徑包括降低顆粒尺寸、多孔化以及應(yīng)用SiO和碳復(fù)合材料[67]。降低顆粒尺寸可以獲得更高的比表面積，使電極鋰化更充分；多孔結(jié)構(gòu)可以為i+的導(dǎo)電提供更多的通道，同時還可以起到緩沖SiO體積效應(yīng)的作用，從而保證電極材料的穩(wěn)定

正極的優(yōu)化x y z常用的鋰離子電池正極材料包括O2(O)、O4(P)和三元材料(xoAz2LiNiCoMnO[69]x y z42V(vs.+0mAh/g受到限制[70]。LFP具有原料豐富、成本低廉和壽命較長的優(yōu)勢，且實現(xiàn)高可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性，因此LFP在鋰離子電池中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，它快速充電性能[71]。三元材料具有高比容量、高電壓電鋰離子電池的正極材料，但其安全性有待提[]。理想的正極材料應(yīng)該具備快速的i+脫嵌能力正極材料。注。據(jù)報道，元素?fù)诫s可以改變晶格尺寸，擴(kuò)大變，并提高機械穩(wěn)定性[73-76]。Sun課題組[73通過鈮性。在SiO負(fù)極界面修飾策略中，SiO與碳的復(fù)合是研究最廣泛和最深入的一個領(lǐng)域。Gao[68]通

(Nb)的摻雜改變了Li[Ni

0.855

.

Al

]2(A)的過對SiO/石墨負(fù)極材料中SiO的含量、分布以及尺寸等參數(shù)研究，發(fā)現(xiàn)SiO最優(yōu)含量在8%～10%(1C恒流充電情況下)，最優(yōu)分布為顆粒分布在隔膜附近時，減小顆粒的尺寸也被證明有利于提高電池的電化學(xué)性能。短i+在石墨中的擴(kuò)散路徑可以提高其快速充電能力；設(shè)計并合成石墨烯和GDY基負(fù)極材料可以為開發(fā)具有擴(kuò)大離子傳輸通道的高性能負(fù)極提供思路；此外，硬碳和軟碳等無定形碳由于具有更多的電能力；調(diào)整傳統(tǒng)和Si負(fù)極的結(jié)構(gòu)以減小顆粒尺寸可以改善其倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，與傳統(tǒng)Si負(fù)極相比，SiO是應(yīng)用更為廣泛的負(fù)極材料，但還需采用降低顆粒尺寸、多孔化以及應(yīng)用SiO材料等方式來對純SiO高其快充性能?？傊?，增強負(fù)極材料的+學(xué)是實現(xiàn)鋰離子電池快充的關(guān)鍵。

Nb排列，從而可以有效消除電荷端附近H2?H3相變引起的內(nèi)部突然應(yīng)變[圖8(a)]。內(nèi)部應(yīng)變的消除使正極實現(xiàn)了較長的循環(huán)穩(wěn)定性，它在1000圈循環(huán)后仍保留其初始容量的90%，而未摻雜的正極僅保留了57.3%。Nb摻雜NCA85正極增強的機械化學(xué)穩(wěn)定性可實現(xiàn)快速充電，即使在3C下充電時也能穩(wěn)定循環(huán)500圈，并在20分鐘內(nèi)充電完全。此外，他們還通過引入鉬(Mo)并將富鎳(Ni)(Ni≥90%)層正極的尺寸限制在亞微米尺度[]，從而實現(xiàn)粒度細(xì)化，賦予其必要的機械韌性以抵抗由充電端附近的相變引起的高內(nèi)應(yīng)力，如圖8(b)所示，Mo摻雜的正極表現(xiàn)出顯著的尺寸細(xì)化效果，即使在800℃下鋰化，其初級顆粒的寬度也小于500nm。該正極與Li組成的半電池即使在充電速率增至5C時也能保持其在0.2C下容量的90%，在該速率下，電池2分鐘即可充滿電。M+和4+共摻雜可以提高O[]，具體而言，M+和i+優(yōu)化了粒徑分布并降低了電荷0.98 2 0.02 0.02 0.02 0.01圖8(a具有相應(yīng)選定區(qū)域電子衍射圖案的TEM圖像和高放大倍率TEM圖像，在1000次循環(huán)后，對P-NCA85和1-NbNCA85正極的黃色方塊包圍的區(qū)域進(jìn)行過濾傅里葉變換[73]；(b在700、750和800℃下鋰化10小時的NCA95和NCMo95正極顆粒的橫截面SEM圖[74];(c)LiCoMO的倍率循環(huán)性能(M=Co,Mg,0.98 2 0.02 0.02 0.02 0.012 0.98 0.010.012 2 LiCoO和LiCoMgTiO的循環(huán)性能2 0.98 0.010.012 2 20.98 2 0.02 0.02 0.010.01 2 0.98 0.010.012 Fig.8(a)TEMimageswithcorrespondingselectedareaelectrondiffraction(SAED)patternsandhighmagnificationTEMimageswithfilteredFouriertransformsofregionsenclosedinyellowsquaresofP-NCA85and1-NbNCA85cathodesafter1000cycles[73];(b)Cross-sectionalSEMimagesofNCA95andNCMo95cathodeparticleslithiatedat700,750,and800°Cfor10h[74];20.98 2 0.02 0.02 0.010.01 2 0.98 0.010.012 轉(zhuǎn)移電阻，從而提高了+在正極中的擴(kuò)散系數(shù)，在1C下循環(huán)時，共摻雜樣品在2.75～4.5V的電壓范圍內(nèi)表現(xiàn)出179.6mAh/g的初始放電容量。經(jīng)過100圈循環(huán)后，該樣品的容量保持率可達(dá)82.6%。

此外，共摻雜樣品顯示出更好的倍率性能，在5下具有151.4mAh/g的高放電容量[圖8(c)]。Xu等人[76]通過固態(tài)元素?zé)峄U(kuò)散策略將少量錳(Mn)均勻O2中[()]，在少量摻雜Mn的存在下，擴(kuò)大的晶格將有利于Li+在晶體中的擴(kuò)散，結(jié)果表明，少量的Mn摻雜可以極大地穩(wěn)定LiNiO2的晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)循環(huán)過程中二次粒子的完整性，從而提供優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)性能和材料的熱穩(wěn)定性。4%Mn摻雜的LiNiO2材料具有最好的電化學(xué)性能，在0.1C下的初始容量為202mAh/g，在0.5C下200圈循環(huán)后的容量保持率為85.41%。表面包覆可以通過增強界面動力學(xué)、形成物理屏障抑制副反應(yīng)和減輕相變應(yīng)力穩(wěn)定結(jié)構(gòu)來提供出色的倍率性能。Wang等[77]使用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對LFP改性，只需要簡單的水浴和煅燒就成功制備了三維碳涂層LFP，通過提高離子傳輸速率和增強LFP納米粒子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，LFP正極顯示出優(yōu)異比容量和出色的循環(huán)性能，2C時比容量為159.8mAh/g，5C下循環(huán)500圈后容量保持率約為84.2%。Wang等人[78]通過無模板自組裝方法制備了層狀LiFePO4@C/rGO復(fù)合材料。由于獨特的層狀結(jié)構(gòu)，LiFePO4@C/rGO微球可以緊密地堆積在一起，以實現(xiàn)1.3g/cm3的高活性材料質(zhì)量密度。同時，用高導(dǎo)電碳層表面和超薄rGO修飾的無缺陷LiFePO4可以提供良好的電子和離子動力學(xué)，從而具有高倍率性能和長期循環(huán)穩(wěn)定性，在60C的高充電速率下仍具有60.8mAh/g的比容量，在10C下循環(huán)時，最終容量保持率高于95%，相當(dāng)于每個循環(huán)的容量損失小于0.007%?？偠灾?，在保持材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時構(gòu)建快速的離子和電子傳輸通道是實現(xiàn)快速充電鋰離子電池優(yōu)良正極的關(guān)鍵，元素?fù)诫s和表面包覆都是常用的正極改性策略。電解質(zhì)的優(yōu)化傳統(tǒng)的鋰離子電池電解液主要由鋰鹽和有機溶劑組成，其組成和溶劑化結(jié)構(gòu)影響Li+在電解液和SEI/CEI中的傳輸動力學(xué)[10]。如前所述，在充放電過程中，除了電極材料中的脫鋰和嵌鋰反應(yīng)外，Li+在電極表面完成了溶劑化和去溶劑化過程，并參與SEI/CEI結(jié)構(gòu)的形成，SEI層的性質(zhì)會顯著影響電池的倍率性能。此外，由快速充電引起的副反應(yīng)會降低電解液的穩(wěn)定性，內(nèi)部熱量的產(chǎn)生或鋰枝晶的生長會降低電解液的導(dǎo)電性并引發(fā)放熱反應(yīng)。因此，開發(fā)滿足快充性能且安全性高的電解液非常有必要。高濃度電解液(highconcentrationelectrolyte,

E)(通常>3mol/L)+的溶劑化結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)性能更優(yōu)異的鋰離子電池[79]。典型HCE在不同鋰鹽濃度下的溶劑結(jié)構(gòu)演變?nèi)鐖D9(a)所示[80]。隨著鋰鹽濃度的增加，陰離子往往優(yōu)先與溶劑分子競爭進(jìn)入溶劑化內(nèi)層，從而調(diào)節(jié)了+的溶劑化結(jié)構(gòu)，最終改變界面化學(xué)[81]。乙腈(AN)溶劑應(yīng)用于鋰離子電池電解液可以消除基于傳統(tǒng)碳酸鹽基電解液的電化學(xué)窗口的電壓限制(≈4.2V)，此外，其優(yōu)異的離子傳輸特性有可能實現(xiàn)EVs迫切需要的快充鋰離子電池。等人[82]發(fā)現(xiàn)超濃縮AN(>4mol/L)可以克服AN的低還原穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)可逆的石墨負(fù)極反應(yīng)。使用高濃度電解液降低了游離的AN分子，所以在首次鋰嵌入過程中，雙三氟甲烷磺酰亞胺陰離子(TFS-)取代AN主要被還原，解液的進(jìn)一步分解。該是超濃縮溶液增強還原穩(wěn)定性的主要原因，其允許鋰可逆地嵌入石墨中，仍然有一些缺點，比如成本高和黏度高等。等人提出了局部高濃度電解液electrolytes,LHCE)的概念，與HCE相比，LHCE表現(xiàn)出更有利的性能，包括低黏度、高離子電導(dǎo)率HCELHCE中的總體鹽濃度，但保留HCE中的高濃度鹽溶劑簇。Jiang等人[84]LiFSI、雙(2,2,2-三氟乙基醚(BTFE和二甲氧基乙烷(DME)組成的LHCE[圖9(b)]，在該體系中，自由溶劑分子消失，形成接觸離子對(CIPs)和聚集體(AGGs)，CIPs和AGGs驅(qū)動的陰離子比溶劑分子先達(dá)到其分解電壓優(yōu)先分解，可以在石墨表面上形成均勻而堅固的富含LiF的SEI，該SEI可以顯著抑制溶劑共嵌入石墨中，并實現(xiàn)高度可逆的+嵌入脫出。在i電池中，展現(xiàn)出快速充電的潛力(在4C有220mAh/g的)和出色的循環(huán)穩(wěn)定性(在4C下循環(huán)200圈后有85.5的容量保持率)等人[85]提出了一種基于1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(E的由CIPs和AGGs定的SEI，能夠保證快充下負(fù)極中有足夠的反應(yīng)面積。使用該電解液的i.5M.3o.22(M)||石墨軟包全電池在6C充電、1C放電下在180圈循環(huán)中可實現(xiàn)84.4的容量保持率。圖9(a)低濃度電解液和高濃度電解液中的配位結(jié)構(gòu)示意圖[79]；(b)低濃度電解液和局部高濃度電解液中的溶劑化結(jié)構(gòu)和Li+插層石墨過程的示意圖[84]Fig.9(a)SchematicdiagramofcoordinationstructureinLCEandLHCE[79];(b)IllustrationsofthesolutionstructuresandtheprocessofLi+intercalationintographitelayerinLCEandLHCE[84]6 電解液添加劑是近年來鋰離子電池電解液領(lǐng)域研究的核心方向。通過少量添加劑的選擇和配比，可以大大提高電解液的綜合電化學(xué)性能。基于F6的電解液憑借其良好的電導(dǎo)率被廣泛應(yīng)用，而良好的SEI可以快速傳輸i+，是防止發(fā)生鍍鋰的關(guān)鍵。氟代碳酸乙烯酯(fluoroethylenecarbonate,FEC)添加劑有利于在負(fù)極表面形成低阻抗的SEI[6，但是FEC容易受到F分解產(chǎn)生的PF的攻擊，發(fā)生進(jìn)一步分解產(chǎn)生HF等副產(chǎn)物，引起電池自放電的增加和循環(huán)性能的衰減[圖()]7。為了解決這一問題，Han等人[88]提出了一種基于氨基硅烷的電解液添加劑(三甲基甲硅烷基)異硫氰酸酯(TMSNCS)F和P5[圖()]。TMSNCS有效地使F等活性物質(zhì)失活，并在正負(fù)極上同時形成長期穩(wěn)定的界面層。含有0.1%TMSNCS的6

在2C充電倍率和1C放電倍率下循環(huán)300圈后可63 提供144mAh/g的高放電容量，并表現(xiàn)出91.8的高容量保持率。最近，Jiang等人[89]提出使用N,N-二甲基-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜環(huán)戊硼-2-HF來優(yōu)化EEI，以保護(hù)SEI和CEI免受腐蝕[圖10(c)]。用作電解液添加劑有助于PF參與形成致密且堅固的SEI來抑制鋰枝晶生長。此外，TMB有助于形成高i導(dǎo)電性的iN和O，從而提高i+在SEI和I上的傳輸速率。將該電解Li||NCM622全電池后，電池在1C下循環(huán)140145mAh/g10C63 提供113.5mAh/g的容量。除了上述提到的液態(tài)電解液外，固態(tài)電解質(zhì)(solidstateelectrolyte,SSE)因具有不揮發(fā)、耐高溫、無腐蝕和抑制鋰枝晶生長等優(yōu)點，促進(jìn)了鋰離子電池的安全商業(yè)化應(yīng)用。用SSE代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電解液和隔膜已成為實現(xiàn)安全、高能量密度鋰離子的5 圖10(a)路易斯酸(PF)或HF對FEC進(jìn)行脫氫氟化的可能機制[87]；(b)TMSNCS添加劑去除HF和穩(wěn)定PF的可能機制5 55空白電解液中惡性循環(huán)的示意圖和含有的電解液對鋰金屬電池的有效保護(hù)，虛線表示減弱的反應(yīng)[89]Fig.10(a)PossiblemechanismsfordehydrofluorinationofFECbyLewisacid(PF)orHF[87];(b)ThepossiblemechanismforHFremovalandPFstabilizationbytheTMSNCSadditive[88];(c)SchematicillustrationofviciouscircleinblankelectrolyteandeffectiveprotectioninDMPATMB-containedelectrolyteforlithiummetalbattery.55Dashedlinesrepresentweakenedreactions[89]熱門研究課題[90]。SSE通?？煞譃槿悾簾o機固態(tài)電解質(zhì)(無機氧化物或無機硫化物)、固體聚合物電解質(zhì)和復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)。其中，無機固態(tài)電解質(zhì)具有較高的離子電導(dǎo)率和離子遷移數(shù)，有利于提高快充能力。此外，較寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口使其可與高壓正極材料匹配[91]。但它的制備工藝復(fù)雜，粉末壓制困難，需要高溫?zé)Y(jié)，限制了其大規(guī)模應(yīng)用[92]。此外，無機固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的固-固接觸界面阻抗較大也成為限制其實際應(yīng)用的重要因素之一[93]。固態(tài)聚合物電解質(zhì)的制備過程相對簡單，不需要高溫?zé)Y(jié)，且聚合物還具有柔韌性好和重量輕等優(yōu)點，可以更好地實現(xiàn)與電極材料的緊密接觸，有效降低電解液與電極之間的界面阻抗[9