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锂金属电池中的电化学机械挑战和视角
使用具有较高能力和功率密度的电极的开发，需要对材料界面和体系结构进行全面的理解和精确控制。电化学力学在这种复杂界面的形态演化和稳定性中起着不可或缺的作用。电极材料的体积变化和电极/电解质界面的化学相互作用导致不均匀应力场和结构上不同的相互作用，从根本上影响了基本的运输和反应动力学。这种机械耦合的起源及其对降解的影响独特取决于界面特征。在这篇综述中，分析了固体 - 液界面和固体 - 固体界面上化学机械耦合和故障机制的独特性质。对于锂金属电极，表面/微结构异质性在液体电解质中的固体电解质相（SEI）稳定性（SEI）稳定性和树突生长以及接触损失和用固体电解质的纤维触摸渗透的关键作用。在复合电极方面，根据微结构耦合的电化学机电属性的关键差异被描述为基于互化和转换化学的化学属性。从液体转移到此类阴极中的固体电解质，我们强调了固体 - 固体接触对传输/机械响应，电化学性能以及诸如颗粒裂纹和分层等故障模式的显着影响。[doi：10.1115/1.4057039]最后，我们介绍了未来的研究方向的看法，以及解决实现下一代锂金属电池的潜在电化学机械挑战的机会。
安全可充电锂金属电池的固态电解质：战略视角
摘要 尽管人们致力于寻找具有更高比容量的新电极材料和电解质添加剂以缓解当前锂离子电池的众所周知的局限性，但人们认为这项技术已几乎达到其能量密度极限。它还存在严重的安全隐患，这归因于易燃液体电解质的使用。在这方面，固态电解质 (SSE) 能够在所谓的固态锂金属电池 (SSLMB) 中使用锂金属作为阳极，被认为是解决上述限制的最理想解决方案。近年来，由于电解质材料领域取得了显著进展，这项新兴技术得到了迅速发展，其中 SSE 可根据其核心化学性质分为有机、无机和混合/复合电解质。本战略评论对 SSE 领域报告的设计策略进行了批判性分析，总结了它们的主要优点和缺点，并为 SSLMB 技术的快速发展提供了未来展望。
高级锂金属电池的功能性聚合物材料：评论和透视
摘要：锂金属电池（LMB）是具有高能量密度的下一代电池技术。然而，充电/放电期间锂树突生长会导致严重的安全问题和循环性能差，从而阻碍了其广泛的应用。功能性聚合物材料在LMB中的合理设计和应用对于提高其电化学性能，尤其是循环稳定性至关重要。在这篇综述中，检查了晚期聚合物材料的最新进展，以提高LMB的稳定性和循环寿命为不同的组件，包括人工固体电解质界面（SEI）以及分离器和锂金属阳极之间的功能夹层。此后，将分析LMB的晚期聚合物电解质设计的研究进度。最后，将讨论有关LMB功能聚合物的未来开发的主要挑战和关键观点。
单人离子BAB三嵌段共聚物作为锂金属电池的高效电解质
电化学能源存储是本世纪的主要社会挑战之一。基于液体电解质的经典锂离子技术的性能在过去二十年中取得了巨大进步，但是液体电解质的内在不稳定导致安全问题。固体聚合物电解质将是解决这些安全问题，微型化和能量密度增强的完美解决方案。但是，与液体一样，锂离子携带的电荷比例很小（<20％），限制了功率性能。固体聚合物电解质在80℃下运行，导致机械性能差和有限的电化学稳定性窗口。在这里，我们描述了一种基于包含聚苯乙烯段的聚苯基块共聚物的多功能单离子聚合物电解质。它克服了上述大多数局限性，其锂离子传输数接近统一，出色的机械性能和跨越5 V与Li + / li的电化学稳定窗口。使用该聚电解质的原型电池优于基于聚合物电解质的常规电池。c
对齐锂金属电池的研究和整个学术界和行业的开发
将金属锂阳极成功整合到二级电池中可以增强能量密度并实现新形式的电气运输。，在储能设备中采用广泛的锂金属的前景仍然混合在一起。这部分源于我们对连接锂初始状态的关系，与骑自行车的发展和寿命终止状态的关系的理解。为材料和细胞表征，循环性能，安全性和回收方法制定标准化方案仍然很重要。2023年2月，来自学术界，国家实验室和行业的一批科学家和工程师聚集在一起，以汇聚在关键的挑剔和行动项目中，以更好地了解锂金属的进化，并增强学术，政府精神和工业合作伙伴 - 船只 - 船只toaddressthesdressthesechallengess。在这里，我们重点介绍了围绕锂金属制造，其相关的计量和集成到电池形式的制造以及测试其与汽车应用相关的电化学性能的最佳实践。我们引入了电源控制的排放测试
评论文章 新兴锂金属主体梯度设计取得进展
开发宿主材料已被认为是一种潜在的对策，可以避免锂金属负极 (LMA) 的固有缺陷，例如不受控制的枝晶生长、不稳定的固体电解质界面和有限的体积波动。为了实现适当的锂容纳，特别是自下而上的锂金属沉积，包括亲锂性和/或导电性的宿主材料梯度设计近年来引起了广泛关注。然而，对于这个快速发展的主题，仍然缺少批判性和专门性的综述。在这篇综述中，我们试图全面总结和更新指导锂成核和沉积的相关进展。首先，讨论了有关锂沉积的基本原理，特别关注宿主材料的梯度设计原理。相应地，系统地回顾了在亲锂性、导电性及其混合方面创建不同梯度的进展。最后，提供了面向实用 LMA 的先进宿主材料梯度设计的未来挑战和前景，这将为未来的研究提供有用的指导。
由锂金属阳极、AlCl3-LiCl阴极和固体电解质组成的熔融电池
迫切需要高性能可充电电池来满足电网规模固定式储能的需求。高温电池系统，例如 Na-S 电池、Na-NiCl2 电池（ZEBRA 电池）和液态金属电极 (LME) 电池，表现出高功率密度和高循环稳定性等优点，但也受到高工作温度的影响。我们最近发明了熔融锂金属电池的新概念，它由液态锂阳极、合金（Sn、Bi、Pb）液态阴极和锂离子导体作为固体电解质组成。这里我们展示了一种在相对较低的 210 C 温度下工作的熔融金属氯化物电池。该电池设计包括熔融（AlCl3-LiCl）阴极、固体电解质（石榴石型 Li6.4La3Ta0.6Zr1.4O12（LLZTO）陶瓷管）和熔融锂阳极。组装的 AlCl3-LiCl||LLZTO||Li 全电池的平均放电电压为 1.55 V，能量效率为 83%，已成功循环 100 次（800 小时），容量没有衰减。电池的理论比能为 350 Wh/kg，根据电极材料的重量估计成本为 11.6 美元/千瓦时。考虑到高性能、高安全性、低工作温度和原材料成本低，我们的新型熔融电极电池系统为固定式储能开辟了新的机会。
低温高压固态锂金属电池氟化弹性电解质的设计
这项工作通过开发氟化和塑性晶体嵌入弹性电解质 (F-PCEE) 展示了固态锂金属电池 (LMB) 的低温操作。F-PCEE 是通过聚合物基质和塑性晶体相之间的聚合诱导相分离形成的，在 -10°C 时提供高机械应变 (≈ 300%) 和离子电导率 (≈ 0.23 mS cm − 1)。值得注意的是，两相之间的强相分离导致锂 (Li) 盐在塑性晶体相内的选择性分布，从而实现低温下优异的弹性和高离子电导率。 Li/LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 全电池中的 F-PCEE 在 -10 °C 和 -20 °C 下分别保持 74.4% 和 42.5% 的放电容量，而 25 °C 下则相反。此外，全电池在 -10 °C 下经过 150 次循环后容量保持率为 85.3%，截止电压高达 4.5 V，是已报道的低温 LMB 固体聚合物电解质中循环性能最高的之一。这项工作将 F-PCEE 在 -10 °C 下延长的循环寿命归因于其出色的机械稳定性以抑制锂枝晶的生长和形成优异的富 LiF 中间相的能力。这项研究建立了弹性电解质的设计策略，用于开发在低温和高电压下工作的固态 LMB。
一项关于小袋锂金属电池外部压力变化长期循环性能的研究
由于高能量密度设备的优势，高能密度的高能密度需求迅速生长。除了锂离子电池，Lith-ium金属电池（LMB）之外，由于理论特异性极高（3860 mAh g –1，2062 mAh cm –3），因此被认为是下一代可充电电池，并且是最低的Redox电势（–3.04 V vs.标准氢电极）[1-3]。However, LMBs has severe problems due to (1) uncontrollable lithium dendrite formation, result in penetration of the separator, causing short circuit, (2) large volumetric and morphological changes during charging process, (3) continuous reactions between lithium metal and electrolyte resulting from the crack of solid electrolyte interphase (SEI) layers on the lith- ium metal surface [4,5].这些问题导致循环寿命和安全风险恶化。已经探索了几种策略，例如改变电解质（锂盐，溶剂（碳酸盐，乙醚）和功能添加剂）以形成稳定的SEI