综述：可持续能源存储用先进电池

这篇综述全面探讨了高安全性与高能量密度电池技术的发展现状，重点分析了固态电池（SSBs）、液流电池和新型水系电池的关键技术突破，包括固态电解质（SE）的离子传导机制、电极/电解质界面优化策略，以及人工智能（AI）在材料设计中的应用，为下一代储能系统提供了重要指导。

　　

高安全性固态电池

固态电解质（SE）是替代传统液态电解质（LE）的核心材料，其优势在于不可燃性和机械强度。氧化物基SE如LLZO（Li₇La₃Zr₂O₁₂）具有高稳定性，但面临烧结温度高的问题；硫化物基SE如LGPS（Li₁₀GeP₂S₁₂）室温电导率达10^?2 S cm^?1，但对湿度敏感。聚合物基SE（如PEO）加工性能优异，但需添加陶瓷填料提升性能。

界面优化与空间电荷层调控

电极/SE界面存在空间电荷层（SCL）效应，可通过LiNbO₃涂层或梯度Li₃P_1+xO₄S_4x界面层缓解离子传输屏障。锂金属负极界面采用Li-Sn合金或三维碳骨架可抑制枝晶生长，而AFSSBs（无负极固态电池）通过铜集流体表面修饰实现99.8%的库仑效率。

极端环境适应性技术

高温电池通过耐热电极（如单晶LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂）和自聚合电解质（如PVDF-HFP/SiO₂）在80°C下稳定循环；低温水系锌电池采用乙二醇添加剂将电解液冰点降至?114°C，在?70°C保持84.9 mAh g^?1容量。

人工智能与多尺度计算

机器学习通过特征选择模型预测SE的离子迁移活化能，而第一性原理计算揭示了LiCoO₂/Li₃PS₄界面的电势分布。相场模型（PFM）成功模拟了枝晶生长与应力演变的耦合过程。

未来挑战与方向

商业化仍需解决硫化物SE的规模化制备、聚合物SE的低温电导率提升，以及AI模型在材料筛选中的可解释性问题。固态电池的能量密度有望突破500 Wh kg^?1，而液流电池的模块化设计将推动电网级储能应用。