孟德超，马紫峰，李林森

（上海交通大学化工系，上海 200240）

随着化石燃料的枯竭和世界经济的发展，人类社会对能源的需求日渐增加。规模化利用可再生能源替代传统化石能源，对于缓解温室气体排放引起的气候问题和应对能源危机具有重要的意义。在能源革命中，能源的高效存储和转化是该领域的关键科学和技术问题。以锂离子电池为代表的可充电二次电池已在能源存储和转化方面发挥了重要作用。

针对锂离子电池的研发工作始于20 世纪70 年代，Whittingham 等[1]以二硫化钛和Li-Al 合金分别作为正极和负极组装了早期的锂离子电池。1980年Goodenough 等[2]发现了钴酸锂可以实现电化学脱嵌锂离子并作为锂离子电池的正极材料。在此基础之上，1991 年索尼公司以钴酸锂为正极、碳基材料为负极，开发了首批商用锂离子电池[3]。2019年，诺贝尔化学奖授予了三位在锂离子电池领域做出巨大贡献的科学家（Stanley Whittingham、John Goodenough 和Akira Yoshino）。半个多世纪以来，人们在锂离子电池的基础科学与应用科学方面取得了大量研究成果，有力地推动了能源革命。在基础科学层面上，研究者对电池关键材料（包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液等）的设计、制备、结构和电化学性质等进行了系统性研究；在应用科学层面上，研究者通过电池体系的设计开发与规模化制造，已经开发出可以面向不同应用场景的锂电池器件，使锂电池在社会生产和生活中得到广泛应用[4]。目前，关于锂电池的基础科学问题研究，通常集中在单个颗粒或者更小的微观尺度，聚焦于材料本身或者关键界面的结构演变规律；……