余彦教授Chem. Soc. Rev.最新综述： 下一代可充锂金属电池和锂离子电池的发展趋势和研究策略

民咕咕

2020-03-20

 随着燃油资源的日渐紧张和环境污染的日趋严重，发展高效能源转换与存储技术至关重要。与传统的铅酸、镍-铁和镍-氢等电池相比，先进的锂离子电池是当前最具前途的电化学储能装置。目前，锂离子电池已经成功商业化，并广泛应用到我们的日常生活中。然而，商用锂离子电池成本高、存在环境问题和安全隐患，且商业化正负极材料比容量低，限制了商业化锂离子电池能量密度的进一步提高。因此，发展具有高能量密度、高安全性、低成本和长循环寿命的下一代可充电电池具有重要的战略意义。

近日，中南大学吴飞翔教授（第一作者）、中国科学技术大学余彦教授（通讯作者）系统概述了下一代可充锂金属电池和锂离子电池的活性材料选择，材料结构设计，电解液改性等方面的发展趋势和对应的指导方针。

本文要点

1. 根据不同的结构和性质等特点，作者对几大类代表性的电极活性材料（高电压正极、金属卤化物正极、氧族元素类正极及大容量负极材料）进行了系统介绍和比较，并对多种电池体系实际可达到的能量密度作了实用化的估算。

2. 在此基础上，深刻讨论了用于下一代锂金属电池和锂离子电池（高电压正极、金属氟基正极、锂硫/氧电池、高容量硅负极及锂金属负极）所面临的艰巨挑战，并重点介绍了这些电池体系材料在制备合成、结构调控等方面的研究进展。

3. 同时，为实现下一代高能量密可充电电池这一目标，针对高电压正极、金属氟基电极、氧族元素基电极、锂金属负极、高容量负极以及功能性电解液所面临的科学难题，作者详细讨论了相应的指导方针，为实现各类电池体系的高能量密度特性和发展下一代可充锂金属电池和锂离子电池提供了参考。

Feixiang Wu*, Joachim Maier, and Yan Yu*. Guidelines and trends for next-generation rechargeable lithium and lithium-ion batteries. Chemical Society Reviews 2020, 49, 1569-1614.

DOI：10.1039/C7CS00863E

 https://doi.org/10.1039/C7CS00863E

【作者简介】

吴飞翔，中南大学冶金与环境学院教授，博士生导师，国家青年海外高层次人才，德国洪堡学者。本、硕、博毕业于中南大学冶金与环境学院，美国佐治亚理工学院联合培养博士研究生，佐治亚理工学院Yushin教授课题组博士后研究员，德国马普固体研究所Maier教授课题组研究员。长期从事材料冶金、高比能电池材料及其电解液的应用基础研究。以第一作者或通讯作者已在Chemical Society Reviews, Advanced Materials, Energy & Environmental Science, Joule, Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Materials Today, Nano Energy, Journal of Materials Chemistry A，Hydrometallurgy等期刊上发表学术论文，授权发明专利5项。目前担任国际顶级期刊Materials Today的亚欧区主管编辑（Managing Editor）。

余彦，中国科学技术大学教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者。入选英国皇家化学会会士，担任Journal of Power Sources 副主编。主要研究方向为高性能锂离子电池、钠离子电池、锂-硫电池等关键电极材料的设计、合成及储能机制。目前在Science, Nature Energy, Adv. Mater.等国际著名期刊上发表论文200余篇，其中包括以通讯/第一作者发表Adv. Mater. 30篇。SCI他引10000余次，H因子58。入选“科睿唯安”以及“爱思唯尔”材料类高被引学者榜单。获德国洪堡基金会“索菲亚奖”、德国Wiley出版社“Outstanding Young Researcher”、中国硅酸盐学会青年科技奖、德国Wiley出版社“Small Young Innovators”奖、Elsiver出版社“Materials Today Rising Star”奖、Nano Research “Young Innovators Award” in Nano Energy、中国化工学会侯德榜科技青年奖等奖项。