最近，《科学通报》邀请南开大学化学学院陈军教授和清华大学化学系李亚栋院士组织了“锂电池关键科技”专辑，该专辑分为两个部分，分别刊登在《科学通报》2013年第31期和32期，下面是两位专家撰写的编者按： 

能源是现代社会文明的重要支柱, 也是人类生存和发展的重要物质基础和从事各种经济活动的原动力. 能源的利用包含能源储存和能量转化两方面. 化学能容易高密度地储存在化学物质中, 电能清洁高效, 将化学能与电能通过电化学反应结合, 可以充分利用化学能易于储存和电能高效清洁的各自优点. 化学电源(也称电池)正是实现化学能和电能储存与转化的系统. 无论能源结构如何改变, 化学能和电能的高密度储存与高效转化始终是能源分配过程中的重要环节, 都离不开化学电源. 在众多电池体系中, 锂电池经过半个世纪的发展, 无论是性能、产量、还是应用已逐渐成为移动式储能和供能器件的主流, 也是当前化学、材料、能源等学科交叉研发的重点和热点之一.

锂电池是指含有锂(包括金属锂、锂合金、锂离子、锂聚合物等)的化学电源, 大致可分为锂金属电池和锂离子电池两类. 锂金属电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料的电池, 如锂-二氧化锰电池、锂-钒酸银电池、锂-空气电池、锂-硫电池等. 锂离子电池不使用金属锂, 其负极材料一般为碳素材料如天然石墨、人工石墨等, 锂源由正极含锂化合物和电解液中的锂离子提供, 在放电之后可以充电循环使用, 如石墨-钴酸锂(锰酸锂、磷酸铁锂)电池. 锂金属电池已在手表、植入式心脏复律除颤器中广泛应用, 而锂离子电池则占据了手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机等便携式电子产品电源的主要市场份额, 并逐步向电动工具、电动汽车、储能电站、航空航天、军事装备等领域中拓展. 锂离子电池(C/LiCoO2)、锂-硫电池、锂-空气电池的理论比能量分别为 360, 2600, 3600Wh/kg, 但其实际性能还存在很大的提升空间. 信息化、数字化、智能化社会的不断发展迫切需求更大能量/功率密度、更长寿命、更高安全和更低价格的锂电池.

我国对锂电池研发一直给予高度重视, 科技部、国家自然科学基金委员会、教育部、中国科学院等部门长期重点支持锂电池研究. 近年来, 我国电池科技工作者在锂电池关键材料与技术方面开展了大量研究, 取得了系列令人关注的科技成果, 在国内外重要学术刊物上发表了大量有影响的论文, 并获得了系列锂电池材料与技术专利,为锂电池产业发展提供科技支持, 有力地提升了我国在锂电池研发方面的国际地位和影响力.

为使广大读者了解我国锂电池科技研究的进展与现状, 应《科学通报》编辑部之约, 我们邀请国内部分在该领域取得显著成果的研究组撰文, 组织了“锂电池关键科技”专辑. 在国内同行学者的积极响应与支持下, 经过同行评审, 专辑共收录有关锂电池的研究进展与评述 16篇, 研究论文8 篇, 以“锂电池关键科技”专辑(I)和(II)分两期在《科学通报》刊发. 该专辑报道的内容涉及锂离子电池、锂-硫电池、锂-空气电池的正负极、电解液(包含非水电解质和水电解质体系)与隔膜以及相关的分子动力学模拟等. 围绕锂离子电池关键材料以及如何进一步提升其比能量、循环寿命、安全性等性能, 针对新型锂电池体系如锂-硫电池、可充锂-空气电池的电极材料利用率低、循环性能差、电解液副反应和锂枝晶生长等科学问题, 进行探讨、总结与评述. 期望通过此专辑, 在一定程度上反映我国锂电池最新研究发展水平、进展、存在的问题和未来重点关注的方向, 起到抛砖引玉的作用, 加强该领域科技工作者间的学术交流, 为进一步推动我国锂电池新材料与新技术的研发与产业的发展做出贡献.

陈军

(南开大学化学学院, 化学化工协同创新中心)

李亚栋

(清华大学化学系)

专辑网址：

http://csb.scichina.com:8080/kxtb/CN/volumn/volumn_6754.shtml

http://csb.scichina.com:8080/kxtb/CN/volumn/volumn_6757.shtml

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