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具有长日历寿命的可充电锂电池作为能源储存设备在追求非化石和无线社会的过程中是至关重要的。然而，腐蚀已经严重困扰着锂电池的日历寿命。电池中的腐蚀主要发生在电极材料和电解质之间，这导致活性材料和电解质的不断消耗，最终导致电池过早失效。因此，了解腐蚀的机理和开发抑制腐蚀的策略对于具有长日历寿命的锂电池是非常必要的。在本综述中，总结了电池中不同类型的腐蚀，并首先阐明了相应的腐蚀机制。其次，对腐蚀中锂的损失的定量研究进行了回顾，以深入了解其机制。第三，展示了抑制腐蚀的最新进展。最后，提出了进一步研究腐蚀机制和抑制腐蚀的前景，以促进稳定的锂电池的发展。
为实现双碳目标，必须持续开发高能量密度、低成本、长寿命的锂电池以作为便携式消费电子和电动汽车等的动力装置。 然而，由于电池内部存在多种化学性质的材料，腐蚀反应难以避免。腐蚀将导致活性材料与电解液的损耗，破坏电池稳定性，严重降低电池寿命。 因此，了解腐蚀发生的位置、机制，并开发抑制腐蚀的策略对锂电池的发展至关重要。锂电池中主要包括3种腐蚀，分别是铝集流体和不锈钢的电化学腐蚀，以及金属锂的电偶腐蚀。铝集流体和不锈钢的腐蚀是铝和不锈钢与电解液发生化学反应，导致点蚀并加速电池失效。金属锂的电偶腐蚀，是由于锂与铜集流体的接触构成了电偶对，导致锂被氧化而铜表面发生电解液的还原。为了探究腐蚀机制并评价抑制策略的有效性，本文介绍了几种定量研究腐蚀反应的方法，主要针对锂损失的定量分析，分别是原位X射线衍射，原位核磁共振，滴定气相色谱法以及差示扫描量热法。之后，本文分别总结了正极和负极侧抑制腐蚀的策略。为了抑制正极，尤其是铝集流体的腐蚀，电解液的优化和铝集流体的表面处理是两种常规方法。而对于负极侧锂腐蚀的抑制，保护金属锂免受外部环境影响的表面涂层和体相或晶界掺杂来降低固液界面反应动力学是两种可行策略。最后，本文从实用化条件下抑制腐蚀策略有效性、建立腐蚀反应加速评价方法、抑制电偶腐蚀以及新体系电池中腐蚀研究等方面展望了锂电池腐蚀研究中的挑战和空间。图1：锂电池的主要腐蚀反应示意图，包括1) 铝集流体、2) 金属锂和3) 不锈钢的腐蚀。 铝集流体和不锈钢的腐蚀是铝和不锈钢与电解液发生化学反应，导致点蚀并加速电池失效。 金属锂的电偶腐蚀，是由于锂与铜集流体的接触构成了电偶对，导致锂被氧化而铜表面发生电解液的还原。 为了探究腐蚀机制并评价抑制策略的有效性，本文介绍了几种定量研究腐蚀反应的方法，主要针对锂损失的定量分析，分别是原位X射线衍射，原位核磁共振，滴定气相色谱法以及差示扫描量热法。 为了抑制正极，尤其是铝集流体的腐蚀，电解液的优化和铝集流体的表面处理是两种常规方法。 而对于负极侧锂腐蚀的抑制，保护金属锂免受外部环境影响的表面涂层和体相或晶界掺杂来降低固液界面反应动力学是两种可行策略。 最后，本文从实用化条件下抑制腐蚀策略有效性、建立腐蚀反应加速评价方法、抑制电偶腐蚀以及新体系电池中腐蚀研究等方面展望了锂电池腐蚀研究中的挑战和空间。图2 铝集流体的腐蚀机制。(a) 说明铝质集电器在两种不同的电解质中的腐蚀过程的图示。 在LiPF6（b，c）和（d，e）LiTFSI存在的情况下，Al表面的计划（中间）和SEM图像（底部），Al的腐蚀。图片（b）和（d）图3 电化学腐蚀的机制。表示(a)与结点的距离和(b)负极（N，Li）与正极（P，Cu）面积比对腐蚀速率的影响的方案。图4不锈钢在基于LiFSI的电解质中的腐蚀机制。(a) FSI- 分解。(b)Fe2+ 溶解。(c)Fe3+沉淀。图5(a)：Operando XRD测量方案。(b) 电镀、OCP和剥离过程中Li的XRD综合强度。(c) 降解过程的贡献的量化。(d) 通过XRD测量的锂腐蚀电流，以及通过将腐蚀电流与电镀容量归一化得到的损失率。图6(a) 原位塑料细胞囊的照片和方案。(b) 使用静态 NMR 探针的原位 NMR 设置方案。(c) 在OCV期间金属锂腐蚀过程的方案。(d)-(f)在核磁共振实验期间，(d)不同的电解质，(e)铜集电器上不同的聚合物涂层，以及(f)铜的不同预处理方法的金属锂信号的综合强度。文献来源：Wang Y-Y, Zhang X-Q, Zhou M-Y, et al. Mechanism, quantitative characterization, and inhibition of corrosion in lithium batteries. Nano Research Energy, 2022,https://doi.org/10.26599/NRE.2023.9120046工艺，研发，机理和专利！软包电池方向重磅汇总资料分享！
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