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IF=60.622! Chem. Rev.綜述：從材料到電池：鋰離子電池電極加工的最新和前瞻技術(shù)

電極加工在推進鋰離子電池（LIB）技術(shù)方面發(fā)揮著重要作用，并對電池能量密度、制造成本和產(chǎn)量產(chǎn)生重大影響。然而，與材料開發(fā)相比，關(guān)于電極加工和電池制造的總結(jié)要少得多，尤其是將材料特性與加工設(shè)計和約束相關(guān)聯(lián)。

在此，美國橡樹嶺國家實驗室Jianlin Li研究員等人概述了從材料到電池組裝的LIB電極加工的每個步驟，總結(jié)了各個步驟的最新進展。綜述重點關(guān)注

（1）材料性能與加工設(shè)計的關(guān)系；

(2) 每一步的目標和挑戰(zhàn)；

(3)步驟之間的相關(guān)性；

(4) 從實驗室規(guī)模擴大到中試規(guī)模的挑戰(zhàn)；

(5)每一步的加工成本；

(6) 加工和制造步驟的限制；

（7）未來加工制造技術(shù)。本文旨在概述LIB制造從粉末到電池形成的整個過程，并彌合學(xué)術(shù)發(fā)展與工業(yè)制造之間的差距。

圖1. 正負極材料能源、成本、可循環(huán)性、功率和安全性對比

材料占LIB成本的大部分，而 LIB成本的不斷降低需要采用新型材料，這可能對最先進的工藝構(gòu)成挑戰(zhàn)，未來材料和電極加工的創(chuàng)新發(fā)展對于滿足鋰離子電池對能量和功率密度提高、快速充電能力、成本降低、安全性增強、可持續(xù)制造和環(huán)境友好性的持續(xù)需求是必要的?？梢酝ㄟ^減少非活性成分的含量來提高能量密度，包括使用更輕和更薄的集流體（即金屬化聚合物基材）、開發(fā)自立式電極、減少粘結(jié)劑和導(dǎo)電添加劑的含量，并通過減少孔隙體積來減少所需的電解液量，從而進一步致密化電極。

開發(fā)具有足夠質(zhì)量控制的連續(xù)流程和自動化可以提高一致性和再現(xiàn)性并降低廢品率，在LIB制造中實施質(zhì)量控制。此外，在電極加工和電池制造過程中考慮回收是非常有益的，可以簡化后續(xù)的回收步驟。最后但同樣重要的是，雖然LIB將繼續(xù)主導(dǎo)電動汽車應(yīng)用，但還有一些其他新興電池技術(shù)，如鋰硫電池和固態(tài)電池也同樣值得關(guān)注。

圖2. 電極制造以及電池和電池組制造所涉及步驟框圖

From Materials to Cell: State-of-the-Art and Prospective Technologies for Lithium-Ion Battery Electrode Processing, Chemical Reviews 2021. DOI: 10.1021/acs.chemrev.1c00565

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