物质科学
Physicalscience
年，JohnB.Goodenough、M.StanleyWhittingham和吉野彰三位科学家因为在锂离子电池开发过程中做出的贡献，获得了该年度诺贝尔化学奖。锂离子电池是一种二次电池（充电电池），主要依靠Li+在正极和负极之间嵌入和嵌出来工作。理想状态下，只要正负极材料的化学结构基本不发生变化，就能保证电池充放电可逆性良好，电池长时间稳定运行。但在实际使用过程中，常存在电池容量衰减、变形、短路以及反应机理不明晰等问题。在这个合辑中，我们收集了CellPress旗下期刊Joule中有关锂离子电池的最新文章，涵盖了从电池基本组成（电极材料、电解质、隔膜）到电池反应机理解析、全电池设计和3D打印电池等方面的研究工作。我们相信随着研究的不断深入，锂离子电池将会为众领域带来更多颠覆性的影响。
美国西北太平洋国家实验室肖婕教授等人报道了题为“结果高度可重复的石墨基锂离子纽扣全电池”研究论文
电池材料的评价通常从锂金属负极开始，目的是了解新材料的可用容量。然而，在评价锂金属复合材料的循环稳定性方面存在一些问题。首先，电池总体的电化学性能受限于最差的电极。如果电极材料确实“不好”，锂金属电池的性能从第一个循环开始就表现出较差性能。相反，如果正极材料良好，随着循环的进行，锂金属由于固体电解质界面（SEI）的积聚，大大增加了电池阻抗，导致电池性能加速退化，并且难以确定电池失效的主要原因来自锂正极还是被评估电极。第二，为了开发高能锂离子电池，需要提高电极的活性物质负载量，并控制孔隙率，以满足电池能量要求。当高质量负载电极与锂金属结合时，锂的深度剥离和沉积导致电池在经历几十个甚至几个循环后就迅速退化（取决于正极负载量和电解质用量）。另外，当用锂金属评价其他电极材料时，所观察到的速率性能几乎与实际锂离子电池中所评估的材料无关，因为锂金属是电池中性能“最差”的电极，决定了观察到的电池性能。
石墨基全电池是有效评估电极材料的良好平台。石墨具有最小体积膨胀的插层反应，可在其表面形成稳定的SEI，使Li+可逆地嵌入嵌出层状结构。然而，到目前为止，很少有人