锂离子电池快充的演化轨迹与新兴前沿:一项文献计量分析

《Journal of Energy Storage》:Evolutionary trajectories and emerging frontiers in lithium-ion battery fast-charging: A bibliometric analysis

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月27日 来源:Journal of Energy Storage 10.7

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   •对2016年至2025年1395篇电池快充论文进行文献计量分析。•全球研究以中美为核心,中国产出领先。•研究主题从材料向溶剂化结构和智能充电方向演进。•四大知识群组:阳极材料、电解质、锂枝晶生长、系统管理。•建议实现材料界面与系统集成研发协同推进。引言电动汽车市场的快速扩张

  
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    对2016年至2025年1395篇电池快充论文进行文献计量分析。
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    全球研究以中美为核心,中国产出领先。
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    研究主题从材料向溶剂化结构和智能充电方向演进。
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    四大知识群组:阳极材料、电解质、锂枝晶生长、系统管理。
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    建议实现材料界面与系统集成研发协同推进。

引言

电动汽车市场的快速扩张对锂离子电池的能量密度和循环寿命提出了持续更高的要求[1], [2]。然而,过长的充电时间已成为制约其大规模普及的关键瓶颈[3], [4], [5]。与内燃机汽车的加油过程相比,电动汽车的充电等待时间往往长达数十分钟甚至数小时,这一时间成本直接影响消费者的接受度和便利性[6]。尽管近年来公共充电设施数量显著增加,但充电效率的滞后仍导致高峰期排队拥堵,并加剧了用户的里程焦虑[7], [8]。因此,在确保安全性和循环寿命的前提下实现快速充电,已成为锂离子电池技术发展的核心目标之一[9], [10], [11]。
从物理角度来看,锂离子电池的快充能力并非由单一材料或单一界面决定,而是受到从原子尺度到系统尺度跨层次多水平动力学链的共同调控。在电极内部,锂离子必须依次完成一系列步骤,包括在电解质中的迁移、脱溶剂化、穿透固态电解质界面膜、在活性物质晶格内的固相扩散以及电荷转移[12], [13]。任何一个步骤的阻力都可能成为限制倍率性能的瓶颈。随着充电电流的增加,浓度极化和电化学极化迅速加剧,导致负极电位降至锂沉积阈值以下,从而引发不可逆的锂枝晶生长。与此同时,在正极侧,高脱锂状态下的结构退化加剧,晶格氧释放和过渡金属溶解等副反应进一步恶化了界面稳定性[14], [15]。这些多场耦合和多步骤竞争的特征表明,快充技术的优化不能依赖单一维度的材料改性,而必须建立系统级协同框架,涵盖电解质溶剂化结构设计、电极微观结构孔道工程以及智能充电策略调控[16]。然而,面对近年来该领域论文数量的爆炸式增长,传统的定性综述无法全面捕捉隐藏在大量研究背后的知识轨迹、热点演变模式和核心争议问题。因此,迫切需要引入更加客观和定量的分析工具,以支持未来研究方向的识别。
尽管已有大量综述从特定视角总结了快充技术,但传统定性综述难以全面客观地捕捉该领域海量文献背后的宏观知识结构和演变模式。文献计量学作为基于数学和统计学的定量分析方法,能够对海量科学文献数据进行系统化处理。通过分析发文趋势、国家和机构合作网络、高被引论文以及关键词共现聚类等指标,该方法可客观揭示某一学科的研究现状、新兴前沿、核心研究力量及未来发展方向。这一方法为从宏观视角洞察锂离子电池快充技术领域的整体格局提供了有力工具。
鉴于此,本研究以Web of Science核心合集为数据源,系统检索了2016年至2025年间发表的与锂离子电池快充技术相关的文献。通过运用VOSviewer、CiteSpace和Bibliometrix等多种文献计量软件工具,对筛选出的1395篇有效文章进行了多维度和系统性的可视化分析。本研究旨在实现以下目标:首先,揭示该领域的研究产出趋势、主要国家和地区的分布情况以及合作网络;其次,识别核心研究机构和高影响力学者之间的合作模式;第三,探索关键期刊的分布特征和高被引论文的核心贡献;第四,通过关键词共现分析勾勒研究热点的演变路径和知识群组。通过对上述方面的深入考察,本研究致力于为锂离子电池快充技术领域的研究人员提供客观全面的参考,同时为该研究领域未来方向提供有价值的洞察。

分节摘要

数据来源与检索标准

本研究选择Web of Science核心合集作为数据源[17], [18]。该数据库包含丰富的源数据,如作者、摘要、参考文献、被引次数、所属机构、期刊、影响因子和国家等。同时涵盖了多个学科的顶级期刊,收录范围广泛,便于评估论文影响力和分析学术趋势及研究联系。检索时间范围设定为2016年至

发文趋势与全球分布合作

图1展示了发文类型、年度发文量和累计发文量的分布情况。研究发现,学界对锂离子电池快充技术的关注度持续上升,因为该领域的进步有望显著缩短充电时间。就发文类型而言,论文占比最大,为71.83%,其次是综述文章占14.19%,会议论文占13.12%,早期访问文档占比较小份额。该领域的发展

研究热点分析

关键词共现和聚类分析识别出锂离子电池快充领域的四大知识群组:阳极材料与纳米结构设计、电解质溶剂化与界面化学、锂枝晶生长与退化、以及电池管理与充电策略。由于聚类分析仅揭示宏观主题,本章进一步通过典型案例对每个群组进行深入探讨,重点关注核心科学问题、技术策略和发展趋势。

未来展望

基于前文对锂离子电池快充技术研究现状和热点的系统分析,本节从技术突破、政策协同和产业推进三个维度提出针对性建议,并对未来研究方向进行系统性展望,旨在为该领域从实验室研究向大规模应用的转化提供参考。

结论

本研究系统综述了2016年至2025年锂离子电池快充技术领域的研究进展,揭示了以电极材料改性、电解质优化和系统集成控制为核心的知识演变轨迹。通过结合文献计量分析与内容综述,研究发现溶剂化结构调控和智能充电策略是当前最具活力的前沿方向,而多尺度

作者贡献声明

王家新:撰写—原稿。郭畅:撰写—审阅与编辑。刘楠:数据整理、概念构思。梁晓宇:指导。刘婷:调查研究。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到浙江省重点研发计划(2025C02001)、国家自然科学基金(12302448)以及浙江省高校基础研究基金(2026YW104、2026YW07、2024YW16)的资助。
王家新|郭畅|刘楠|梁晓宇|刘婷
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