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2019年10月1日至2019年11月30日上线的锂电池研究论文，共有2731篇，选择其中100篇加以评论。正极材料主要研究了掺杂和表面包覆及界面层改进对层状和尖晶石结构材料的可逆容量、倍率特性循环寿命的影响。硅基负极材料研究侧重于复合材料设计和制备技术，金属锂负极的研究侧重于通过表面覆盖层和电解质的改进来提高其循环性能。固体电解质、复合电解质、电解液添加剂、固态电解质电池、锂硫电池、锂空气电池的论文也有多篇。失效分析涵盖对锂离子电池、金属锂负极电池和固态锂电池的分析，理论模拟工作包括界面SEI、固体电池界面和动力学等。
关键词 锂电池；正极材料；负极材料；电解质；电池技术
1 正极材料1.1 层状氧化物正极材料Kong 等[1]合成了钛元素掺杂的三元材料，第一性原理计算表明，优异的电化学性能源于钛元素表面掺杂生成的更加稳定的无序结构。Hashigami等[2]通过添加硅酸锂控制了高镍三元材料的微结构，并研究了其对电化学性能的影响。结果显示，硅酸锂的加入减少了孔洞，增加了二次颗粒的密度，并且在循环后限制了裂纹的生成，加入硅酸锂的材料展现了更好的循环稳定性。Ren等[3]制备了具有高倍率性能的LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2 （NMC-111）正极材料。该NMC-111正极在20 C和30 C下分别具有138和131 mA·h/g的高放电容量，并且该材料在室温和50 ℃下的循环性能也有所提高。研究表明该材料优异的电化学性能可归因于具有优先取向的径向向外的Li离子扩散通道。Ryu等[4]使用W替代富镍阴极材料Li[Ni0.885Co0.10Al0.015]O2（NCA89）中的Al合成Li[Ni0.9Co0.09W0.01]O2 （NCW90），显著地降低了一次粒子尺寸。在0.1 C倍率条件下，NCW90产生了高的初始放电比容量231.2 mA·h/g，并在循环1000周后，容量保持率为92%。由于一系列特殊的微裂缝吸收了电荷端附近的有害相变所导致的各向异性晶格应变，从而提高了阴极的抗裂能力，并保护材料内部免受电解质侵袭。Satoshi等[5]用硬X射线光电子能谱去探究了LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的结构变化，揭示了表面包覆了锂硼氧化物包覆后的正极材料对于由于过渡金属离子还原造成的表面结构改变有很大的耐受性，并且抑制了NiO在样品上的形成和溶解。文中认为循环过程中的结构改变导致了未包覆样品的阻抗增加，这是LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2容量损失的主要原因。Chen等[6]利用微波加热快速合成了NiAl2O4包覆的富镍层状材料，这种材料表面具有尖晶石的Fd-3m结构和层状的R-3m结构有利于包覆层的紧密外延生长，并且利用微波合成加快了合成效率。Cheng等[7]以磷酸锂为修饰材料分别研究了表面修饰和晶界修饰对富镍三元正极材料性能提升的影响，结果表明晶界修饰比表面修饰更加有效，同时两种改性具有协同效应。Yoon等[8]对比了钴酸锂材料和镍掺杂的钴酸锂材料表面在电化学循环中的变化，结果表明镍离子在高压下被还原，有利于产生材料表面产生八面体占位，形成有利于电化学稳定性的离子混排结构，进而提高了材料的电化学性能。1.2 尖晶石正极材料Li等[9]在LiNi0.5Mn1.5O4电极的外表面电泳沉积石墨烯超薄薄膜，以对苯二胺还原氧化石墨烯（pPD-rGO）获取面密度为20 μg/cm2的薄膜，使该电池在4.2~5.2 V之间循环1000周的容量保持率由原来的71.7%提升至81.7%，且容量可从110.6 mA·h/g提升至122.4 mA·h/g。XPS结果显示pPD-rGO的路易斯碱的特性可增加电极表面的LiF成分，同时减少RCF x 基团的含量，该稳定的界面膜可抑制F自由基的持续生长，从而提高循环性能。Dong等[10]提出了一种利用聚（甲基乙烯基醚-顺丁烯二酸-顺丁烯二酸）[P（MVE-LMA）]作为镍锰酸锂材料的黏结剂，这种黏结剂能够对镍锰酸锂表面起到保护作用，同时P（MVE-LMA）中的醚基能够吸附在碳颗粒表面，有利于导电碳的均匀分散。Madsen等[11]研究了LiMn1.5Ni0.5O4电极表面的不同聚合度和化学成分的硅烷基有机自组装单分子层（SAMs）的单层结构、电化学性能和表面化学之间的相互关系。结果显示疏水性和亲水性单层膜都可以提高LNMO的容量保持率，提高的程度与含氟烷基硅烷单分子层的结构有关，100周后的容量保持率可高达96%以上，SAMs可提高电极表面LiF的含量，可提高电极界面的稳定性，从而改善电池的循环性能。2 负极材料2.1 金属锂负极材料Peng等[12]通过电化学图揭示了超薄锂在袋式电池中的失效机理。锂金属阳极的工作模式范围从1 （mA/cm2）/1（mA·h/cm2）（28 mA/28 mA·h）到10（mA/cm2）/10（mA·h/cm2）（280 mA /280 mA·h）分为三类：极化区、过渡区和短路区。粉末化和感应极化是导致锂电极在小电流密度和小容量下失效的主要原因，而短路的发生、隔膜的损坏会导致在大电流和大容量下安全性的问题。清楚地了解超薄锂的电化学图是合理有效地设计锂电极并使锂金属电池具有高能量密度，长寿命和增强安全性的第一步。Song等[13]用原位中子成像技术研究了Li/LiMn2O4电池内部短路时Li+的动态分布。这种短路是由充电过程中LiMn2O4正极和Li负极之间的树枝状金属锂生长引起的。电池短路后，即使使用连续的充电电流，锂从负极反向传输到正极（自放电），提出了电池短路后自放电与充电之间的竞争机制来解释延长充电时间后的电压降/升。Chen等[14]使用一种垂直阵列式的Cu纳米线阵列作为金属锂电极集流体，借助连续的电子传输路径，该三维集流体的沉积过电位＜35 mV，电池支持1 mA/cm2电流密度下2 mA·h/cm2面容量的600次循环。Choi等[15]使用熔融法在金属锂中掺杂1.5%的Mg元素，从而改善金属锂负极界面的表面能，降低沉积过电位实现金属锂枝晶生长抑制。金属锂负极可支持1 mA/cm2电流密度下1 mA·h/cm2面容量的140 h充放电。Dong等[16]研究了磁场对于金属锂沉积的影响，通过在电池外部增设恒磁场，利用离子迁移过程中受到洛伦兹力的影响，改善离子无序路径，证明在垂直磁场作用下显著抑制了金属锂枝晶的形成。Balaish等[17]使用氧化还原介质（DBBQ和TEMPO）及‘液态聚四氟乙烯’型全氟化碳（PFC）协同系统，实现了Li-O2电池6 mA·h/cm2的放电容量记录（60%提升）。其中氧化还原介质使得在阴极上发生的氧化还原反应和Li2O2（绝缘且不溶，会堵塞电极孔）的形成和分解去耦，而引入PFC添加剂的作用是增加了5倍大小的氧气溶解度，增大了氧气的运输能力，提高了电池的倍率性能。2.2 硅基负极材料Ahn等[18]用电化学共沉积法合成了Sn-Si-O-C复合材料，并研究了其作为锂离子电池负极的电化学特性。结果表明，晶须状锡增强了Si-O-C的结构稳定性，阻止了Si-O-C复合材料在大倍率充放电时从Cu基体上的剥落，而且，由于锡增加了其电子和离子电导，该复合材料具有良好的倍率性能和循环稳定性。Zhu等[19]设计了一种双碳层包覆硅的负极材料，在此结构中，内碳层与纳米硅颗粒保持密切接触，更有利于锂离子的传导及硅的锂化。外碳层二次碳骨架有助于保持结构的力学性能和增加电子传递通道。因此这种材料表现出优异的电化学性能，在0.5 mA/g的倍率下循环400周后仍有1919 mA∙h/g的比容量，容量保持率高达90%。Ai等[20]在纳米硅表面合成LiAlO2人造SEI膜，LiAlO2固态电解质层能够显著提升硅脱嵌锂动力学特性和循环稳定性，500周容量保持率达到90.9%。Lin等[21]使用等离子体增强射频气相沉积在泡沫镍集流体上生长垂直石墨烯，然后在石墨烯上生长硅得到硅电极，得益于垂直石墨烯的结构稳定性、柔韧性和高电导率，复合电极循环稳定性得到明显提升。Chen等[22]通过简便环保的湿化学法制备了中空多孔碳@纳米Si@石墨烯复合硅基负极材料，其中纳米硅被中空多孔碳壳包裹，能够有效缓解硅的体积效应，表面包覆石墨烯能够进一步提升材料力学定性。Housel等[23]使用原位恒温微量热法来分析Si/金属锂半电池在脱嵌锂循环过程中的热量变化，电池产生的热量可以归因于极化、熵和副反应。结果表明Si首周嵌锂过程产生的热量明显高于首周脱锂和第二周脱嵌锂循环，热量主要来源于Si首周嵌锂的晶态到非晶态的相转变。Bhati等[24]通过使用柔性聚合物封装纳米硅材料可以缓解硅电极在电池循环过程中巨大的体积膨胀和收缩。这种设计要求聚合物和Si之间有一个可以反复变形的稳定的界面。为了设计这样的界面，通过分子动力学研究了聚合物与硅原子表面界面黏附特性。用了3种可以改善电池性能的聚合物[聚丙烯腈（PAN）、热解PAN （PPAN）和聚吡咯（PPy）]作为硅负极的黏结剂，利用分子动力学进行模拟，发现PPy的单链与Si的结合更强，这一点通过密度泛函理论计算的吸附能得到验证。当考查聚合物和硅的界面时，这一趋势就会发生逆转，因为本体聚合物与表面的结合最弱。这一逆转是由界面上的单个聚合物链的相互作用引起的，在界面上，第一层PPy的结合太强烈，以至于阻止了下一层的链进入表面。Wang等[25]通过控制树脂的生长来制备了一种Si@void@C复合负极材料，这种方法在调整Si@void@C的关键参数方面具有很大的灵活性，如碳壳的厚度、预留的孔隙大小和被碳壳包裹的Si芯的数量都可以可控调节。此外，这种复合材料表现出优异的电化学性能，0.1 A/g的电流密度下具有1993.2 mA·h/g的比容量，1000次循环后仍有73.5%的容量保持率。Wang等[26]为解决硅纳米化表面积增加而导致初始库仑效率较低等问题，在介孔硅微粒表面沉积一层致密的硅薄膜，并用石墨烯笼封装它，从而提高了其初始和后续的循环库仑效率。这种结构降低了硅与电解液接触面积，减少SEI的形成，因此其初始库仑效率是未处理的硅的两倍以上。石墨烯笼和介孔硅的内部空隙可以缓解硅的体积膨胀，同时保证了结构的完整性和SEI稳定性，从而其拥有优异的循环库仑效率（后循环的99.8%~100%）和循环稳定性。Zuo等[27]在二维MXene （Ti3C2T x ）纳米薄片上原位生长了Sn/SnO x ，合成了Sn/SnO x @Ti3C2纳米复合材料。
Sn/SnO x 纳米粒子均匀分布在MXene （Ti3C2T x）夹层中，形成了三明治状的纳米复合材料。这种结构能抑制Sn/SnO x 纳米颗粒的体积膨胀和团聚，并有利于锂离子和电子的传导。Sn/SnO x @Ti3C2复合材料在50 mA/g电流密度下循环200次后比容量依旧能稳定在594.2 mA·h/g。Parekh等[28]使用硅纳米颗粒、微米级石墨颗粒和非晶多孔碳合成的一种GCSi复合负极材料。复合负极在500 mA/g电流密度下循环100周后仍有448 mA·h/g的比容量，其初始放电容量为1126 mA·h/g，首周库仑效率高达83%。分析发现其良好电化学的原因是其优异的界面结合，这种界面结合是由无定形碳的互联结构实现的，增强了电化学动力学，缓解了纳米硅体积膨胀和粉碎问题。同时他们发现在单位容量下，GCSi复合材料释放的热量比传统的石墨负极少，这表明GCSi复合材料的各个成分具有协同效应，是一种更安全、性能更高的负极材料。2.3 其他负极材料Jin等[29]通过在合成前体中引入配位剂，可以实现异常高的N掺杂浓度，有利于离子扩散动力学和通过吸附的锂存储。根据锂化状态电极的体积，紧凑型负极的总容量密度为951 mA·h/cm3与Si阳极相当，并且超过了所有报道的碳基负极，表明了其在促进未来锂离子电池性能方面的潜力。Xu等[30]开发了一种负极补锂方法，将金属Sn箔与金属锂箔卷对卷辊压，金属锂在机械力作用下与Sn箔表面层发生合金化反应形成Li x Sn，此预锂化Sn箔在空气中保持了较好的稳定性，预锂化Sn箔组装LFP/Sn电池首周库仑效率达94%，可稳定循环200周。此补锂方法同样适用于Al箔和硅碳负极极片。Sun等[31]提出一种去除硬碳表面残留氧原子、修复硬碳表面缺陷，提升硬碳材料首周库仑效率的方法：在糖类裂解制备硬碳过程中，通入环己烷气体，1300 ℃下环己烷分解产生的碳原子基团可以与硬碳中残留H、O反应生成H2O和CO2除去硬碳中的H和O，同时环己烷裂解产生的碳可以修复硬碳表面缺陷。通过此方法可以将硬碳的首周效率从70%提升到85%。Ahn等[32]通过电化学沉积在铜基体上沉积Sn-Ni合金，其中Sn原子百分比86%，Sn-Ni合金中Ni作为骨架，能够提升Sn的循环稳定性，合金体积膨胀率降低到63%。Kim等[33]使用三苯基膦来改善天然石墨，使其物理性能类似于人造石墨，从而提高其循环性和膨胀特性。三苯基磷处理可显著降低纳米孔的体积，其效果与银类似。经过三苯基膦处理的天然石墨负极的循环能力较未处理的天然石墨有所提高（300个循环后的循环能力为83.6%）。这是因为苯基磷处理可以减小天然石墨内部的纳米空洞。同时通过电化学阻抗分析表明，处理后的天然石墨电阻伴随着纳米孔的减少而减小。Jessl等[34]利用图形化Si衬底采用CVD法制备了多孔碳纳米垂直管阵列，并基于阵列通过水热法负载了纳米Fe2O3，实现了350 μm厚电极中950 mA·h/g的高比容量发挥能力。Zhang等[35]针对厚电极中离子和电子路径不连续问题，使用冷冻干燥法制备了定向垂直定向Fe2O3/GO厚度达到600 μm的厚电极（5 mg/cm2），并实现了在10 mA/cm2电流密度下发挥约3.6 mA·h/cm2容量能力。3 电解质及添加剂3.1 固态电解质Choudhury等[36]设计了基于聚醚化学的交联单相聚合物网络，并说明了它们作为室温锂电池的固态聚合物中间相的用途。高沸点溶剂（2-甲氧基乙基醚）与网络段之间的相互作用足以将溶剂耦合到网络，从而导致整个集合表现出类似于固态的微观和宏观运输特性电解质。Lu等[37]利用LiBH4与LiI的固相反应制备了Li4（BH4）3I，并在氢气氛围中将其灌入介孔分子筛SBA-15中，作为固态电解质。该电解质在35 ℃的锂离子电导率高达2.5×10-4 S/cm，锂离子迁移数也达到了0.97，这可能是由于卤素元素的协同作用以及电解质与分子筛之间的界面层。Deiner等[38]利用气溶胶喷印的方法打印电解质，其中气溶胶是一种制备锂离子导电固体聚合物复合电解质的3D打印技术，沉积直接在LiFePO4阴极衬底上进行，由聚乙烯氧化物（PEO）、二氟化锂（oxalato）硼酸盐（LiDFOB）和氧化铝纳米颗粒组成的气溶胶打印电解质是光滑的、保形的、无孔的，而由PEO、三氟化锂磺酸盐（LiTriflate）和氧化铝纳米颗粒组成的气溶胶打印电解质是保形的、多孔的。Ting等[39]提出了ZnO共掺杂策略以增强硫化物固体电解质的化学和电化学性能。通过掺入ZnO的协同作用，该菱镁矿电解质具有优异的界面稳定性和Li枝晶抑制能力。通过深入的非原位分析，该增强归因于在菱镁矿/Li界面中形成的LiZn和Li3OBr以及由于ZnO掺杂而导致的电导率降低。另外，由于锌掺杂的补偿改善了对菱锰矿的空气稳定性，所以不会降低离子传导性。Gai 等[40]合成了一种由LATP，（PVDF-HFP），SN和PI组成的固态电解质膜（ACSE-PI），该电解质膜在150 ℃下能保持稳定，该电解质与磷酸铁锂和锂组成的电池在0.1、0.2和5 C下的放电容量为168.4、164.4和109.4 mA·h/g，在0.2 C的倍率下循环200周，容量保持率达95%。Kasim等[41]合成并研究了一系列由聚-1,3-二氧戊环（poly-DOL）网络组成的聚合物电解质，这些网络是由常用的LiPF6电解质盐和1,3-二氧戊环/碳酸亚乙酯（EC）混合物进行开环聚合而形成的。与传统的基于DOL的电解质相比，具有高浓度的DOL前体的聚DOL/EC电解质表现出改进的电化学稳定性，同时保持了良好的室温离子电导率。Xie等[42]提出了一种具有平铺和灌浆图案的柔性电解质膜的设计思路，其中石榴石型电解质平铺状芯片通过苯乙烯-丁二烯共聚物无间隙地连接在一起。石榴石碎片的尺寸通过断裂力学分析进行了优化，从而有效地将应变能抑制在石榴石固态电解质的断裂韧性以下，消除了随机裂纹。石榴石碎片充当锂离子的快速传输通道，而苯乙烯-丁二烯共聚物网格则充当可变形的缓冲层[43]，以进一步降低传递至石榴石碎片的应力。Jiang等[44]考虑到全固态电池为实现高能量密度需要薄的固态电解质层，通过流延法成功制备了25 µm厚的钙钛矿型Li0.34La0.56TiO3（LLTO）自支撑陶瓷固态电解质膜。该LLTO电解质膜展现出2.0× 10-5 S/cm的Li离子传导率以及264 MPa的弯曲强度；由41 µm厚的LLTO装配的全固态Li金属电池具有145 mA·h/g的初始放电容量和50周86.2%的高容量保持率。Shangguan等[45]将自合成的三氟硼酸锂（LiTFPFB）与双酰亚胺锂（LiTFSI）结合制成一种新型的双盐电解质，其中含有低熔点和高沸点的二氟磷酸锂（LiPO2F2）为添加剂和主要的碳酸盐溶剂。在这种新型的双盐电解质中添加LiPO2F2可以显著提高LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2/Li（NMC/Li）电池的循环能力和倍率能力，电池工作温度范围为-40~90 °C。Simon等[46]评估了使用聚（环氧乙烷）的固态聚合物电解质作为可能的中间层去保护Li6PS5Cl的可行性，采用XPS、EIS、ToF-SIMS等多项技术进行表征，表明固态聚合物电解质界面的低的阻抗及低的活化能使得固态聚合物电解质成为一个吸引人的保护Li6PS5Cl的候选者。Abdelhamid等[47]使用电聚合法制备了聚合物电解质，使用修饰后的含锂盐的聚丙烯酸-聚氧乙烯溶液在含锑催化剂作用下，使用扫描伏安法进行聚合物沉积[-2.5~0.00 V（vs. Ag/Ag+）]，实现了室温离子电导率>10-4 S/cm。Yu等[48]使用单离子导体嵌段化合物交联形成聚合物电解质框架，通过对比Al、B、Si三种过渡金属集团在聚合物作用和形成的交联位点，调控其中LiF的形成比例，实现了金属锂致密沉积。Ding等[49]通过构造具有特殊结构的气凝胶作为基质，设计了一种可稳定锂金属电池离子沉积的超微复合凝胶电解质（CGE）。将细菌纤维素（BC）和Li0.33La0.557TiO3纳米线（LLTO NWs）合成气凝胶，制备了具有三维互联的高孔结构和与液体电解质良好亲和力的凝胶电解质基质。该CGE具有良好的电解液润湿性和吸收率，且稳健的BC骨架和LLTO-NWs的协同作用可使离子沉积稳定，有效抑制锂枝晶的生长，Li-Li的对电池，在5 mA/cm2的高电流密度下，显示出了1200 h的循环寿命，且在半电池容量、循环稳定性和倍率性能方面均有显著的提高。Shao等[50]通过热引发法制备凝胶聚合物电解质，并研究其对LiFePO4/Li半电池的影响。采用在电池内部原位聚合的办法来提高电池的性能，描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和电化学阻抗谱（EIS）的结果显示，通过内部的原位聚合方法可有效的改善电解质与电极之间的界面接触问题，可显著降低阻抗并提高循环性能。3.2 其他电解液/添加剂Namyong等[51]报道了乙酸甲酯（MA）作为助溶剂的作用，该作用能够促进Li+的运输以及在锂金属阳极上形成坚固的固体电解质中间相（SEI）。对称的Li//Li电池测试表明，基于MA的电解质在3 mA/cm2时具有出色的循环稳定性，而没有明显的电压波动。尤其是，在35 C下具有MA电解质的Li//NCA电池的容量高达144 mA·h/g，这高于不含MA的电解质中的电池的容量。这表明，MA有利于锂离子电池在高速率和低温下运行。Hekmatfar等[52]研究了锂离子电池常见添加剂在三元材料的半电池和全电池中界面SEI形成的差异，发现由于金属锂自身的强还原作用，会导致添加剂的过分还原，该部分反应并不会在实际的全电池中出现。作者认为评价该类电池中的实际情况应采用对应体系，半电池数据仅能作为参考数据分析。Agostini等[53]研究以离子液体[n-甲基-（n-丁基）吡咯烷二（三氟甲基磺酰）亚胺]作为Li-S电池的电解液添加剂。研究不同添加量的离子液体添加剂对SEI稳定性的影响。通过添加该离子液体添加剂，可同时降低电解液的可燃性，提高电池的安全性。以该离子液体为添加剂时，在4 mg/cm2的高硫负载下，电池的稳定比容量可达600 mA·h/g，是以LiNO3作为添加剂的两倍多。Fan等[54]将氟代碳酸酯溶解于高氟代的非极性溶剂中，并作为锂离子电池的电解液。该电解液具有不燃性，且稳定的电化学稳定窗口可达0~5.6 V，在-125~75 ℃的宽温度范围下具有高的离子导电性。在-95~70 ℃的范围内LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极的效率高达99.9%，锂负极的效率高达99.4%，5.4 V的LiCoMnO4的效率高达99%，且在-85 ℃下，LiNi0.8Co0.15Al0.05O2仍可显示出常温下50%的容量。Mukra等[55]使用含1 mol/L LiTFSI的DOL作为锂硫电池基础电解液，使用TmdSx-CN和TEGDME作为添加剂替代硝酸锂，其中TmdSx-CN:DOL质量比例为3:7的电池过电位和能量效率与添加硝酸锂的效果相当。XPS测试表明添加TmdSx-CN的SEI成分中包含完整的二硅氧烷分子和其分解产物，随着TmdSx-CN的添加量增加，能提升SEI稳定性。Chen 等[56]报导了一种适用于5.5 V的电解液，这种电解液由1 mol/L LiPF6作为锂盐，含氟碳酸酯，双（2,2,2-三氟乙基）碳酸酯，氢氟醚（FEC/FDEC/HFE）作为溶剂以及二氟（草酸）硼酸锂作为添加剂组成，利用这种电解液组成的LiCoMnO4/石墨全电池在5.2 V的截至电压下能稳定循环100次。Cao等[57]以不同配比的二氧戊环（DOL）和非氟化醚1,1,2,2-四氟乙醚-2,2,3,3-五氟丙基醚（TPE）作为电解液的溶剂，并研究溶剂结构对Li-S电池的影响。Guo等[58]研究以二甲基亚硫酸盐（DMS）作为电解液添加剂时降低负极阻抗的机制。以DMS作为添加剂时graphite/LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2电池显示出了优异的低温性能，优于商用添加硫酸乙烯酯剂（DTD）。结合光谱表征和理论计算表明，性能的提高主要是基于DMS独特的分子结构，具有适中的还原活性，可构建具有更加稳定和具有离子导电性的负极界面膜。Ando等[59]研究了LiTFSA在不同醚类溶剂中的电解液对硅负极倍率性能的影响，结果显示LiTFSA溶解到乙二醇二甲醚（G1）和1,2-乙二醇二乙醚 （DEE）两种醚类溶剂中时电解液中锂离子迁移率更高，对应硅负极倍率性能更好。Zheng 等[60]提出了利用DMSE作为一种含硫的高压添加剂能够显著的提高钴酸锂电池的高压性能，密度泛函的计算表明相比于EC、DMC、DMSE在高压下更容易分解，进而在电极表面形成更加稳定的界面膜。4 电池技术4.1 固态电池Li等[61]利用简易的方法制备了基于卤化物的Li+超离子导体Li3InCl6（25 ℃下离子电导率达2.04×10-3 S/cm），Li3InCl6在空气中及潮湿环境下具有很好的稳定性，并在应用于电池领域中，能连接高电压氧化物正极并保持化学和电化学稳定性。应用Li3InCl6、SSE与NMC811组装成全固态电池，并取得了很好的效果，结果表明Li3InCl6可作为全固态电池中的固态电解质的候选者。Zha等[62]使用基于LLZO的薄膜电解质，利用一个低成本的方法制备了全固态电池，应用湿涂和热压方法在正极层上形成了一个连续均匀的电解质层。合成的Li/LiFe��ҫ,��ҫPO4展现出了60 ℃、0.1 C电流下最大放电比能量为151.6 mA·h/g，50个循环后容量保持率为97.8%。Huang等[63]针对FeF2这类正极材料在高温情况下溶解在电解液中，使用了PEO-LiTFSI聚合物电解质取代传统电解液实现了50 ℃下300次稳定循环能力。由于缺乏对LiF的溶解，在聚合物电解质内正极材料具有更好的界面稳定性。Klinsmann等[64]对于在固态电池中，充电时临近锂金属侧的固态电解质中的裂纹是否会发生扩展进行了细致研究。结果发现，当初始裂纹长度小于一个临界值时，则会发生裂纹中有足够高的压力可以阻止氧化还原反应，使得裂纹不扩展。这种情况的发生对电解质中预先存在的裂纹长度和电池的充电倍率都提出了限制。另外，研究还发现枝晶裂纹由于循环疲劳可以发生亚临界生长。Wang等[65]通过柔性Li1.5Al0.5Ge1.5（PO4）3/30％聚碳酸亚丙酯固体复合电解质建立的“自我牺牲”界面可提高LiFePO4/Li电池的性能，在0.05 C时的放电比容量为151 mA·h/g，在55 °C下100次循环时的容量保留率为92.3％，其中PPC的衍生层使Li金属溶胀并渗入以形成非晶态以还原界面阻力和体积阻力；而具有良好机械强度的LAGP和LiF层则提供了稳定性，并阻止了Li树枝状晶体的生长，从而确保了较长的循环寿命和电池的安全性。这项研究证明了陶瓷和聚合物的互补优势，这意味着一种可行的方法来克服全固态锂电池中的界面问题。
4.2 锂空/锂硫及其他电池技术Bonnick等[66]研究指出在全固态电池中锂枝晶的生长受到固体电解质电导率的强烈影响，锂枝晶开始生长时的电流（即临界电流密度）随着电解质的锂离子电导率的增加而增加。此外作者证明了通过固态锂硫电池获得较高的面容量、较高的硫利用率和容量保持率具有可行性。Chan等[67]通过在碳/硫正极中加入钛硅分子筛（TS-1），在锂电池中引入了多硫化物锂和TS-1之间强的化学相互作用。原位紫外可见光谱与其他实验结果表明，TS-1介质的引入有效促进了放电过程中S8 2-到S3 *-基团之间的直接转化，提高了可溶多硫化锂的动力学，同时调节了固态硫化锂的均匀成核和生长。这些特点使通过TS-1修饰的硫正极具有超高的初始容量，在0.1 C时为1459 mA·h/g。此外，在硫负载量高达4.9 mg/cm2时，电池获得了较高的面容量（3.84 mA·h/cm2）和长循环稳定性。Fan等[68]通过将氮化铌/氮掺杂石墨烯混合物（NbN@NG）引入到商业化PP隔膜上，为锂硫电池构建了一种多功能催化界面，有效抑制了多硫化物的穿梭，加速了多硫化物的氧化还原反应，调节了硫化锂的沉积和分解。实验和理论计算结果均表明，附着于氮掺杂石墨烯并具有超高电催化性能的类金属NbN催化界面能有效调控被阻隔多硫化物的氧化还原反应，并对硫化锂的成核-生长-分解过程起到了调节作用。因此，锂硫电池表现出优异的倍率性能（3 C时的容量为621.2 mA·h/g）和高稳定的循环寿命（400周循环后容量保持率为81.5%）。
Kim等[69]通过无溶剂干燥、紫外线辅助固化的分步印刷工艺在环境条件下制备了双极型全固态锂硫电池，制备工艺中不含制备无机电解基全固态电池所必需的（高温/高压）烧结步骤。作者以乙基甲基砜（EMS）和四甘醇二甲醚（TEGDME）为基础，提出了两个热力学不混溶和不可燃的凝胶电解质，解决了传统无机固体电解质中的晶界电阻以及锂硫电池中多硫化物的穿梭等长期存在的问题。硫正极中嵌入的EMS凝胶电解质可促进硫的利用，而TEGDME凝胶复合电解质则可作为多硫化物的阻挡隔膜。其次作者指出，得益于精心设计的电池组件和打印驱动的易处理性，由此产生的双极型全固态锂硫电池在双极电池配置、安全性、可折叠性和形状因素方面显示出优点。Li等[70]提出可以利用磷硫系固态电解质的氧化分解将硫代磷酸锂作为电化学氧化还原的开启剂激活商用块状硫化锂，而不需要球磨机或电极制造的高能处理。X射线吸附近边谱、电化学阻抗谱和拉曼光谱表明所产生的氧化还原介质对硫化锂第一次充电过程具有催化作用。LPS材料在充电开始时消失，随后形成可能是硫的高电阻材料。作者认为P和多硫化物之间存在某种键合，导致氧化还原活性物质的产生，这些物质在运行过程中有更长的寿命，使其有更多的机会与硫化锂发生归中反应。结果表明，在低电解质含量和70%（质量分数）硫化锂电极负载下，电池具有良好的循环性能。Lu等[71]提出了一种通过将Mo6S8纳米颗粒作为多功能介质与锂离子导电黏结剂PEO10-LiTFSI和高性能Fe3O4@N-碳载硫体相结合来制造超高密度硫正极的策略。与硫相比，Mo6S8纳米颗粒具有更快的锂离子插入动力学，所制备的Li x Mo6S8纳米颗粒与相关多硫化物可以发生自发的氧化还原反应，提供了一个真正的氧化还原催化硫转化机制。此外，Li x Mo6S8颗粒在电池循环过程中对多硫化物有很强的吸附作用，提供了准固态的硫转化途径，几乎消除了多硫化物的溶解。这一途径不仅促进了硫化锂的均匀生长，而且几乎不存在过电位，还能缓解多硫化物引起的锂金属腐蚀问题。Jezowski等[72]合成一种锂离子电池有机补锂剂3,4-羟基苯腈二理盐（Li2DHBN），其在3.5 V以下能够脱出2个Li，提供365 mA·h/g不可逆容量，其在碳酸脂类电解液中比较稳定（溶解度＜1%），跟正极混合，在锂离子电池首周充电过程中能够实现给负极补锂。Fan等[73]利用聚丙烯酸锂包覆的碳纳米管作为锂硫电池的正极，聚丙烯酸锂不仅能够提高锂离子的电导率，而且能够抑制锂硫电池中的多硫粒子的穿梭效应。
Hao等[74]在中空的碳管中合成了包含TiN的Li2S电极，TiN能够有效的吸附多硫粒子，碳管能够有效提高电极的离子电子电导，将该电极应用于Li2S/Si全电池体系，获得了较好的循环性能。Rana等[75]合成了聚酰胺包覆的硫正极，这层聚酰胺包覆层能够有效缓解多硫粒子的穿梭效应进而提高了Li-S电池的循环稳定性，利用PA包覆的S正极在1 C下循环1000周容量保持率约为64.2%，在0.1 C的倍率下容量为1008 mA·h/g。Dong等[76]以谷氨酸作为锂硫电池商用电解液的添加剂，并研究其对多硫离子穿梭的抑制作用。谷氨酸具有多个带负电的羟基，通过排斥作用，抑制带有负电荷的多硫离子的穿梭。使用谷氨酸作为电解液添加剂时，在5.95 mA/cm2的电流密度下，Li-S电池循环1000次后的容量保持率可高达60%，自放电率为商业电解液的1/3，且可在60 C时稳定工作。
Zhou等[77]使用四甲基哌啶氧化物（TEMPO）处理纤维素纳米纤维（CNF），与Si形成紧密编织的骨架，并在Si上涂覆连续的石墨微层以提供足够的导电性，所得的GM/TOBC/Si电极展现出优良的循环和倍率性能。将GM/TOBC/Si负极和GM/TOBC/LiFePO4正极与TOBC增强的SiO2气凝胶隔板集成在一起，成功地制造了柔性多合一LIB，展现出稳定的电化学性能以及出色的机械柔韧性。5 电池表征、电池模型和测量技术Poozhikunnath等[78]综合采用X射线断层扫描、扫描电子显微镜中的能量色散X射线谱等多种方法，来探测碳材料中的残余金属杂质。相比于基于ICP或者SEM的方法，新的检测只需要很少量的样品（5 g）就能实现更高的精度，甚至可能用于实际器件。该方法为碳材料制备过程中以及成品后的质量检测提供了很好的方法，可能用于锂离子电池的失效分析。Choi等[79]使用三维原子探针断层扫描（3D-APT）成功地分析了在全固态电池中其复合正极的电化学锂化/脱锂过程。结果显示，由于较差的固固界面连接，对于不同正极，其锂离子浓度在锂化和脱锂过程中展现出明显的变化。另外，过渡金属含量的损失也被定量地验证。该工作证明3D-APT可以有效地应用于全固态电池体系，并为全固态电池中的电化学过程提供更深的理解。Schreiner等[80]为更全面地理解电池的生产过程、相关参数以及它们对电池中化学过程的影响，收集了大量关于压延过程的知识，且通过3种压延机模型研究了压延过程中的过程参数、结构参数和机械行为参数，另外获得的孔隙率也通过孔隙率一致性测试得以验证。在以上得到的数据的基础上，建立了定性的机器/材料-工艺过程-结构模型。Simoes等[81]为了对碳材料中可能含有的微量过渡金属元素进行定量表征，用碱金属盐对碳材料进行融合反应，并进行表征。通过CV确认了碳材料存在可逆的属于过渡金属的氧化还原峰。然后把其放入配好的溶液中，通过对溶液中的成分进行ICP、NMR的表征，从而确定其含量。Zhu等[82]提出了一个解释ALD对电极材料离子电导提升的模型。传统图像中，锂离子从材料颗粒的各个方向进入或者脱出材料，包覆层的存在并不能提升传输性能。他们认为，锂离子并不是各向同性脱嵌，而是存在方向性。未包覆材料中的离子传输只能从开始反应区域向未反应区域扩散，而包覆后的材料中，包覆层为锂离子提供了快速通道，使它们可以越过电极材料直接向更深处的未反应区域扩散。Mao等[83]研究了三元/石墨电池内部正负极穿梭效应对电池内部气体演化的影响，结果表明当截止电压在4.2 V时，产生的气体主要为二氧化碳和烷烃，当截止电压为4.4 V时，产生的气体主要为二氧化碳和氟化烷，这些气体将会影响正负极的界面膜。Rangarajan等[84]提出一种三电极的锂离子电池，实时原位监测和量化锂析出过程，并结合电化学、显微镜和光谱分析进行研究。以析出能量描述析锂的相对程度，确定不同的容量衰减机制。结果显示，存在一个极限的临界倍率，在临界倍率下，析锂引起的电池降解是最小的，降解主要是动力学过程和热产生特性之间协同作用的表现。
Harks等[85]利用自然产生的同位素对Li-S电极进行中子深度剖析（NDP），提供了Li-S电池电化学的直接空间信息。通过使用NDP技术，获得并提供了锂电池放电过程中不同阶段多硫化物迁移的实时证据，并阐述了锂硫电池的关键过程，对于指导锂离子电池电极和电池的设计，使其具有可忽略的容量衰减和提高寿命有着重要的帮助。Ivanov等[86]使用电化学石英晶体微天平（EQCM）对磷酸二苯辛基（DPOP）和碳酸乙烯（VC）作为添加剂时SEI的形成进行实时分析研究。使用共振频率阻尼Δw和耗散因子D分析SEI层的力学性能。Lu等[87]以1 mol/L二氟草酸硼酸锂/环丁砜为电解液，以亚磷酸三（三甲基硅烷基）（TMSP）作为添加剂，并使用X射线光电子能谱（XPS）、体敏荧光（FY）模式的软X射线吸收光谱（XAS）和原位微分电化学质谱法研究TMSP添加剂对LiNi0.5Mn1.5O4/MCMB体系正负极界面膜的影响机理。Gao等[88]研究了锂离子电解液分解对于锂离子扩散系数的影响，结果表明—CH3CH