
锂离子电池寿命衰减机理及改善途径
张冠华, 杨子涵, 丰焱, 熊岳平
锂离子电池寿命衰减机理及改善途径
Life decay mechanism and improvement strategies in Li-ion batteries
在储能需求越来越大的时代背景下,对电池的循环寿命、容量、工作稳定性、倍率等性能提出了更高的要求。锂离子电池因优良的电化学性能和广阔的发展前景而受到青睐,目前已广泛应用于移动设备、电动汽车等领域;然而寿命衰减、成本偏高等瓶颈因素制约了锂离子电池的进一步推广应用。本文综述了锂离子电池循环寿命衰减的主要因素,包括正极材料的损伤与产气,以及负极材料SEI膜修复和锂枝晶的形成导致的活性锂的消耗,总结了近年来科研工作者改善其性能的有效途径,包括负极材料的结构设计与SEI膜稳定性控制,以及正极材料离子掺杂和表面包覆;最后根据锂离子电池发展瓶颈问题,从多元素掺杂、均匀包覆新技术和稳定SEI膜控制3方面给出本领域未来发展趋势展望。
With the increasing demand for energy storage, higher requirements have been put forward for the cycle life, capacity, working stability, and rate performances in batteries. Lithium-ion batteries (LIBs) are favoured for their excellent electrochemical performance and broad development prospects and have been widely applied in mobile devices, electric vehicles, and other fields. However, the bottleneck factors such as life decay and high cost have hindered the further promotion and application of LIBs. This article reviews the main factors affecting the cycle life decay of LIBs, including damage and gas production of positive electrode materials, as well as the consumption of active lithium caused by the repair of negative electrode solid electrolyte interface (SEI) membrane and the formation of lithium dendrites. Effective ways for scientific researchers to improve the life properties of LIBs in recent years, including the structural design of negative electrode materials and the control of SEI film stability, as well as ion doping and surface coating of positive electrode materials, are also summarized. Finally, the future development trends in this field from three aspects, such as multi-element doping, uniform coating new technology, and stable SEI film control are proposed based on the bottleneck issues in the development of lithium-ion batteries.
锂离子电池 / 正极材料 / 负极材料 / 循环寿命 / 固体电解质界面
Li-ion battery / positive electrode material / negative electrode material / cycle life / SEI
TG621 / TB34
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