馬來酸酐及其衍生物用作鋰電池關鍵材料的研究進展與展望

張建軍，張 敏,2，唐 犇，楊金鳳，董甜甜，于 喆，崔光磊

(1．青島儲能產業技術研究院 中國科學院青島生物能源與過程研究所，山東 青島 266101)(2．青島大學材料科學與工程學院，山東 青島 266071)

1 前 言

社會文明的不斷發展進步給人們帶來便捷和舒適的同時，也提升了人們對能源需求的渴望，人們的衣食住行也愈來愈離不開能源的支撐。傳統化石燃料的逐漸枯竭及其對大氣環境帶來的污染也讓我們逐漸意識到開發和利用新能源的重要性。在諸多新能源體系中，集能量密度高、循環壽命長、無記憶效應、無污染等諸多優點于一身的鋰離子電池受到了廣泛關注，并且已應用于國民經濟的多個領域，如智能電網、電動汽車、便攜式智能電子設備、軍事、航空航天和深海勘探等。縱觀全球，電動汽車的銷量已經大幅度增長，即將成為市場的主流汽車產品，而為其提供能源的主要部件就是動力鋰離子電池。因此，研究和開發低成本、高性能、高安全性的鋰電池具有十分重要的現實意義。高性能鋰離子電池的開發則依賴于對電池的各個組成部分(粘結劑、添加劑、電解液和電極材料等)進行不斷地優化，從而使性能達到最優。

粘結劑是制備鋰離子電池電極材料必不可少的材料之一，雖然其用量很少，但會直接影響鋰離子電池的電化學性能和安全性能。其主要作用是將電極活性物質和導電劑牢牢地粘覆到集流體上，使電極材料與集流體之間保持良好接觸，形成導電子網絡，同時使電極材料和電解液之間，形成良好的導鋰離子網絡；另外它還能穩定活性物質的內部結構，使其保持一定孔隙的同時具有整體的連接性，緩解其在反復充放電過程中帶來的體積收縮與膨脹。長期以來，聚偏氟乙烯(PVDF)是電池規模化生產中使用最多的正極粘結劑。對于負極粘結劑，最常用的是非氟化粘合劑，如苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、聚丙烯腈的多元共聚物(LA133和LA132)和聚丙烯酸等。由于碳酸酯溶劑可以進入非晶相使聚合物粘結劑在電解液中發生膨脹，使得鋰離子可以穿過粘結劑，從而獲得較好的倍率性能和循環壽命[1]。然而，PVDF對電解液的吸收率低，而用于電池負極的SBR粘合劑不能預先生成固體電解質界面(SEI)，這些不利因素均會導致鋰電池的容量衰減和庫侖效率降低。

添加劑是鋰離子電池電解液的重要組成部分，具有用量少(一般不超過電解液用量的5%)、見效快的特點。添加劑的種類頗多，功效也各不相同，大致可分為阻燃添加劑[2, 3]、防過充添加劑[4, 5]以及成膜添加劑[6, 7]。所謂的成膜添加劑，就是添加劑可以優先在正負極界面發生氧化還原反應，同時伴隨著一些無機或有機鋰鹽的生成，覆蓋在電極表面形成一層鈍化層，進而可以有效阻止電極與電解液的直接接觸，從而抑制電解液的進一步氧化還原分解，提高電池的循環壽命。常用的成膜添加劑有碳酸亞乙烯酯(VC)、亞硫酸乙烯酯(ES)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)等。

聚合物電解質是Fenton等[8]在20世紀70年代首次報道的一類可以提高鋰離子電池能量密度和安全性的材料。它不僅可以有效傳輸鋰離子，還可以防止由于電池正負極材料直接接觸而引發的電池短路等現象。與傳統液態鋰離子電池相比，采用聚合物電解質組裝的鋰離子電池雖然離子電導率偏低，但是具有諸多優點，如不存在電解液泄漏的危險、安全性高、能量密度高、成型容易，對輕薄或柔性鋰離子電池的規模化生產提供了無限可能，其發展前景一片光明。目前研究較多的聚合物電解質體系有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚環氧乙烷(PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。由于上述聚合物基體材料結晶度高、鋰離子遷移較慢，導致聚合物電解質離子電導率低、界面阻抗偏大。因此，可以通過共聚或接枝等方法對其進行改性，從而提高電池性能。

馬來酸酐(MA)，又名順丁烯二酸酐，是一種在常溫下帶酸味的白色固體，通式為C2H2(CO)2O。由于其價格便宜、化學性質優異且能夠實現大規模工業生產，故被廣泛用于制備聚合物樹脂、人造甜味劑和水處理洗滌劑、共聚物等。此外，MA還是一種無毒的環境友好型材料，遇水會迅速分解生成馬來酸，在環境中生物自然降解。作為一種獨特的共聚單體，其發生共聚反應的可能性要比發生均聚反應的大，且它本身存在的五元環結構不但可以提供剛性基團，還可以賦予共聚物優異的熱力學穩定性[9]。此外，MA作為電解液添加劑還有助于形成穩定而堅固的固態界面膜，從而有效改善電池的循環穩定性[10, 11]。因此，馬來酸酐及其衍生物是一種很有潛力的鋰電池材料。含有馬來酸酐結構的其他化合物可以用作鋰電池的粘結劑、添加劑、聚合物電解質以及有機電極材料等，且表現出優異的性能。迄今為止，還沒有關于馬來酸酐及其衍生物用于鋰電池關鍵材料的相關綜述文章報道。下面將從粘結劑、添加劑、聚合物電解質以及有機電極材料4方面對馬來酸酐及其衍生物在鋰電池中的應用進行論述，并對其作為鋰電池關鍵材料的應用前景和所面臨的挑戰進行了展望。

2 粘結劑

馬來酸酐及其衍生物是一種無毒、水溶性的物質，具有易成膜、生物相容性和粘合性優良的特點，在現代工業中有著廣泛的用途。相比于常用的粘結劑，含有馬來酸酐結構的粘結劑，電化學性質穩定、能夠提高其對電解液的吸收率、有效減小集流體與電極材料之間的阻抗，從而提高電池的循環穩定性。

表1 不同粘結劑制備的鈷酸鋰極片對電解液的吸收率和對集流體的粘結強度Table 1 The comparision of electrolyte uptake of LiCoO2 films and adhesion to current collector

石墨由于具有價格便宜、比表面積高、電壓平臺低等特點，已經成為商業鋰離子電池中最常用的負極材料[14]。但是當使用常規粘結劑時，在高溫條件下，部分有機電解液，如碳酸丙烯酯，對石墨負極是不穩定的。在電池的首圈充放電過程中，有機電解液會發生還原分解，在石墨負極表面產生一層鈍化膜(SEI)。由于該層鈍化膜電阻率高且不穩定，導致電池的阻抗增大、循環穩定性和庫倫效率差。Ku等[15]報道了一種含鋰的負極聚合物粘結劑(異丁烯和馬來酸酐的Li-共聚物，Li-PIMA)，這種聚合物由于具有(—COOLi)這種官能團，在充電過程中，它如一層人造的SEI膜覆蓋在石墨負極表面，可以抑制有機電解液的分解，形成穩定的、離子電導率高的鈍化膜，從而使該粘結劑組裝的電池首圈庫倫效率達到84.2%，循環100圈后，電池容量保持率為99%。

3 添加劑

3.1 馬來酸酐添加劑

馬來酸酐作為電解液添加劑，在充電過程中，可以在電極表面優先發生氧化或還原分解，形成良好的鈍化膜，從而阻止電解液與正、負極界面的直接接觸，抑制電解液的分解，提高鋰離子電池的循環穩定性。

γ-丁內酯是一種有著相對高的介電常數、中等粘度以及能快速溶解鋰鹽的溶劑，這些優勢使其在鋰電池領域成為最有吸引力的電解液溶劑[16-18]。但是當以γ-丁內酯為溶劑的電解液應用于以石墨為負極的電池中時，由于該電解液在石墨負極上發生不可逆的還原反應，使其生成的SEI膜質量差，導致電池循環穩定性差。Ufheil等[10]在電解液中加入成膜添加劑(馬來酸酐)，在首圈充電過程中，馬來酸酐優先在負極發生還原反應，形成的SEI膜可以有效阻止γ-丁內酯的還原分解，從而提高了鋰離子電池的循環穩定性。

現如今，隨著移動電子設備、電動汽車的廣泛應用，對高能量密度鋰離子電池的需求也越來越迫切。由于石墨的理論比容量為372 mAh·g-1，顯然已經滿足不了高能量密度的要求。相對而言，硅的理論比容量約為4200 mAh·g-1，充放電電位為0.2～0.3 V(相對于Li/Li+)，已然成為最有潛力的負極材料之一。然而，較差的循環穩定性極大阻礙了硅負極在鋰離子電池中的廣泛推廣與應用。Nakano等[19]將馬來酸酐作為LiPF6/EC-DEC電解液的添加劑來提高硅負極的電化學性能。如圖1a所示，這種采用馬來酸酐做添加劑的Li/Si電池循環100圈后，容量保持率大約為89%。從SEM照片(圖1b～1e)中可以看出馬來酸酐的引入可以在硅負極表面形成一層有效的SEI膜，從而提高硅負極的循環穩定性。

圖1 采用不同電解液組裝的Li/Si電池的長循環曲線(◆：馬來酸酐做添加劑；△：沒有添加劑)(a)；沒有添加劑(b,d)和馬來酸酐做添加劑(c,e)循環100圈后硅負極的SEM照片[19]Fig.1 Cycle performance of the Li/Si cell with 1 mol·L-1 LiPF6/ EC-DEC electrolyte containing additive (◆: maleic anhydride, △: without additive) (a)；Typical SEM images of Si anode without additive (b,d) and with maleic anhydride (c,e) after 100 cycles[19]

3.2 丁二酸酐添加劑

丁二酸酐，其結構式與馬來酸酐相似，也可以作為電解液的添加劑。由于其為酸性物質，可以與呈堿性的正極材料發生中和反應，從而抑制金屬氧化物的堿性對碳酸酯的分解。另外，在電池充電過程中，丁二酸酐作為添加劑可以優先在正極或負極進行氧化或還原分解，進而在正負極表面形成一層良好的界面層(CEI或SEI)，從而抑制電解液對正負極的腐蝕以及過渡金屬離子的溶出，對正極或負極都起著良好的保護作用，進而提升鋰離子電池的循環壽命和庫倫效率。

Ryou等[20]將2-(三苯基亞膦基)丁二酸酐作為電解液的添加劑應用于錳酸鋰(LiMn2O4)/石墨全電池，可以明顯提高鋰離子全電池在高溫(55 ℃)下的容量保持能力；Han等[21]研究了丁二酸酐做添加劑對鈷酸鋰/鋰金屬電池長循環性能的影響。結果表明，當丁二酸酐的含量為10%時，電池循環80圈后，容量保持率為100%。這是因為丁二酸酐優先于電解液在鋰金屬負極上發生分解，形成一層主要由羧酸鋰組成的SEI膜，從而抑制電解液的分解及鋰枝晶的生長(圖2)，提高電池的容量保持率。隨后，羅瑞[22]將丁二酸酐用于5 V的鎳錳酸鋰/鋰金屬電池中，由于丁二酸酐在正極優先氧化，參與正極CEI成膜，覆蓋在正極材料表面，從而阻止了正極材料和電解液的接觸，進而有效抑制正極材料鎳(Ni)的溶出，提高了電池的循環壽命。通過對電池進行循環測試，確定丁二酸酐的最佳添加量為3%，電池在5 C的倍率下循環200圈，容量保持率達到88.6%。

圖2 純鋰負極SEM照片(a，d)，沒有添加劑(b，e)和質量分數為10%丁二酸酐做添加劑(c，f)的電極循環40圈后的SEM照片 [21]Fig.2 SEM images of bare Li electrode (a, d), SEM images of electroede without additive (b, e) and with 10wt% succinic anhydride (c, f) after 40 cycles [21]

4 聚合物電解質

4.1 聚甲基丙烯酸甲酯-馬來酸酐聚合物電解質

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的結構單元中含有羰基側基，可以與碳酸酯類電解液中的氧相互作用，從而能夠吸收大量的電解液，因此，常作為聚合物電解質的基體材料。以PMMA為基體的聚合物電解質對鋰金屬電極有著較好的界面相容性，使其負極界面的阻抗較低、表現出較好的電化學性能[23]。但是，PMMA基聚合物電解質的結構穩定性差、機械強度低、與正負極接觸不完全，這嚴重影響了其進一步的應用[24]。因此，研究者們采用了許多有效的方法來解決這些缺點。

其中，提高PMMA基的聚合物電解質機械強度的方法是引入具有剛性基團的共聚物單元，如具有五元環結構的馬來酸酐。馬來酸酐不但可以提供剛性基團，還可以賦予共聚物優異的熱穩定性。Huang等[25]通過將甲基丙烯酸甲酯(MMA)與馬來酸酐(MA)共聚得到了無規共聚物 P(MMA-MA), 此無規共聚物具有高的熱分解溫度, 有利于提高聚合物電解質的熱穩定性。但是該體系玻璃化轉變溫度升高，阻礙了聚合物鏈段的運動，使鋰離子遷移速率減慢，導致離子電導率低。

Wang等[26]在分子設計原理的基礎上，將P(MMA-MA)作為聚合物電解質的基體，通過與聚(乙二醇)單甲醚(PEGME)反應合成了具有剛性骨架和柔軟側鏈的梳狀共聚物。剛性主鏈結構可賦予聚合物電解質優異的熱穩定性和力學性能。PEGME的側鏈環氧乙烷(EO)可以提高基體的柔韌性，加快聚合物鏈段運動，降低聚合物基體中的離子遷移的阻力，提高聚合物電解質體系中的離子遷移率。隨著共聚物鏈長度的增加，聚合物電解質的離子電導率得到大幅提升。60 ℃時，聚合物電解質的離子電導率可以達到1.22×10-3S·cm-1。

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但是對于這類聚甲基丙烯酸甲酯-類馬來酸酐聚合物電解質，研究者只是對其離子電導率、熱穩定性及機械強度進行了相應的實驗表征，并未將其用于鋰電池進行電池性能測試及安全性能表征。

4.2 聚偏氟乙烯-馬來酸酐聚合物電解質

PVDF是一種半結晶聚合物，具有優異的熱穩定性和電化學穩定性，對電解液具有良好的親和性[27]。因此，已廣泛用作鋰離子電池中的正極粘結劑和聚合物電解質基體材料。 然而PVDF易結晶，這嚴重阻礙了鋰離子在其中的遷移，并降低了離子電導率[28]，這極大限制了PVDF聚合物電解質在鋰離子電池中的應用[29]。為解決上述問題，研究學者進行了一系列嘗試，其中最有效的方法是引入其他高分子對PVDF進行共混改性。

Peng等[30]選取了熱塑性聚氨酯(TPU)、PVDF和馬來酸酐接枝聚偏氟乙烯(PVDF-g-MA)3種聚合物為原料，通過靜電紡絲的方法制備出優異的電紡膜PVDF/TPU/PVDF-g-MA，然后在電解液中浸潤得到了凝膠聚合物電解質。如圖3a所示，這種電紡膜具有高的拉伸強度(10.3 MPa)和斷裂伸長率(96.5%)。以該電紡膜制得的凝膠聚合物電解質在室溫下離子電導率可達4.7×10-3S·cm-1，電化學窗口高達5 V(圖3b)。從圖3c可以看出，以其組裝的LiFePO4/Li電池在以0.1 C的倍率下運行，首圈放電比容量可達166.9 mAh·g-1；循環50圈后，放電比容量為144.6 mAh·g-1。

圖3 不同電紡膜的應力-應變曲線(a)， PVDF/TPU/PVDF-g-MA凝膠聚合物電解質的線性循環伏安曲線(b)，不同凝膠聚合物電解質組裝的LiFePO4/Li電池的首圈充放電曲線對比(c)[30]Fig.3 Stress-strain curves of different electrospun membranes (a), linear sweep voltammetry of PVDF/TPU/PVDF-g-MA based gel polymer electrolytes (b), first charge-discharge curves of LiFePO4/Li cells based on different electrospun membranes (c)[30]

Liao等[31]在聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)[P(VDF-HFP)]中引入PVDF-g-MA制備了以聚丙烯(PP)為支撐體的凝膠聚合物電解質，并加入質量分數為10%納米三氧化二氯來提高凝膠聚合物電解質的離子電導率。當PVDF-g-MA與P(VDF-HFP)的質量比為1∶6時，凝膠聚合物電解質的性能顯著提高。該凝膠聚合物電解質具有高的離子電導率(3.84×10-3S·cm-1)和機械強度(6.98 N)以及優異的熱穩定性。以此聚合物電解質組裝的LiCoO2/石墨電池表現出良好的倍率性能和循環穩定性(循環100圈后，其容量保持率為97.2%)。隨后，他們又采用聚乙烯為支撐材料，在P(VDF-HFP)中引入另一種聚合物聚乙烯基甲醚-馬來酸酐(P(MVE-MA))，采用靜電紡絲技術制備了一種新的凝膠聚合物電解質[32]，并應用于高電壓鎳錳酸鋰(LiNi0.5Mn1.5O4)鋰離子電池中。結果表明，P(MVE-MA)的引入，增強了聚合物電解質膜的浸潤性，提高了其吸收電解液的能力，加快了鋰離子嵌入/脫出過程。更為重要的是P(MVE-MA)的分解電壓要高于P(VDF-HFP)，使得混合得到的凝膠聚合物電解質的的電化學穩定性有所提高。當聚合物P(MVE-MA)與P(VDF-HFP)的質量比為3∶1時，得到的凝膠聚合物電解質與正負電極保持著良好的界面相容性和較低的極化電阻，從而使循環穩定性和倍率性能得到大幅提升。

4.3 其他類馬來酸酐基聚合物電解質

最近，中國科學院青島生物能源與過程研究所的崔光磊團隊[11]基于前期提出的“剛柔并濟”的聚合物電解質設計理念，開發出以超強細菌纖維素做剛性支撐材料、P(MVE-MA)為柔性離子傳輸通道的多功能聚合物電解質(圖4a)。如圖4b和4c所示，該聚合物電解質的電化學窗口寬(>5.2 V)，室溫離子電導率高(2.83×10-3S·cm-1)。以該聚合物電解質組裝的4.45 V的LiCoO2/Li金屬電池即使在60 ℃的高溫下也具有優異的循環壽命(700次循環后容量保持率為85%)和倍率性能(圖5a和5b)。該電池還顯示出優異的安全性和柔性，即使將電池進行彎曲，也可以點亮LED燈(圖5c)。這些非凡的功能為高壓鋰金屬電池用高性能聚合物電解質的研究與制造開辟了新的途徑。

如圖6a所示，Li等[33]將聚乙烯基-馬來酸酐(PEMA)接枝到4-氨基苯磺酰(三氟甲基磺酰)亞胺鉀(KATFSI)上，然后通過鋰離子交換制備了單離子導電的聚合物電解質(PEMA-g-LiATFSI)。由此組裝的Li/Li的電池能夠承受50 mA·cm-2的電流密度(圖6b)。當電流密度為10 mA·cm-2時，鋰的溶出/沉積曲線非常穩定(圖6c)。即便當循環測試超過1600 h后，鋰片仍然保持金屬光澤，這表明該膜能有效抑制鋰枝晶的形成。從圖6d中可以看出，其組裝的鋰/硫電池在1 C的倍率下循環1000次，容量維持在780.8 mAh·g-1，幾乎沒有衰減。這充分說明這種單離子導電聚合物電解質可以有效地提高鋰金屬二次電池的安全性和循環穩定性。

5 馬來酸有機電極材料

有機化合物由于具有環保、低成本、結構多樣、可再生等特點，已經成為高能量密度和功率密度電極材料的有利候補，為大型鋰離子電池的開發和應用提供了可能[34-36]。然而，目前大多數的研究只局限于有機大分子或修飾的有機小分子，這些有機物制備的電極材料不僅容量低、庫倫效率差，而且其循環壽命也短[37-39]。Zheng等[40]以未經修飾的小分子有機化合物馬來酸為活性物質，乙炔黑為導電劑，PVDF為粘結劑制備了一種新型的有機負極(圖7)。其小體積效應以及獨特的鋰離子儲存機制使該有機負極材料具備超高的可逆容量和優異的電化學性能。如圖7c所示，以該有機負極組裝的電池在46.2 mA·g-1的電流密度下，可以達到1500 mAh·g-1的超高容量，這幾乎是許多文獻報道的有機材料可逆容量的5倍。當電流密度增至46.2 A·g-1時，該電極比容量仍為570.8 mAh·g-1。該電池具有優異的循環穩定性，在2.31 A·g-1的電流密度下循環500圈后，容量保持率為98.1%(圖7d)。這種新型的有機負極材料在開發高能量密度、高功率密度、長循環壽命的鋰離子電池方面具有非常廣闊的應用前景。

圖4 聚乙烯基甲醚-馬來酸酐聚合物電解質(PMM-CPE)的制備過程(a); LiPF6/EC-DMC 電解液、LiODFB/PC 電解液和聚乙烯基甲醚-馬來酸酐聚合物電解質的線性伏安曲線(b)和變溫離子電導率(c)[11]Fig.4 Schematic representation of the PMM-CPE fabrication process (a); Linear sweep voltammetry comparison (b) and temperature dependence of ionic conductivity (c) of the LiPF6/EC-DMC electrolyte, LiODFB/PC electrolyte and PPM-CPE[11]

圖5 采用LiODFB/PC電解液和聚乙烯基甲醚-馬來酸酐聚合物電解質組裝的4.45 V LiCoO2/Li電池在高溫60 ℃下的循環壽命(1 C)(a)和倍率性能(b)，柔性LiCoO2/Li金屬電池的示意圖及其在彎曲狀態下點亮LED的照片(c)[11]Fig.5 Cycle performance (1 C) (a) and rate capability (b) of the 4.45 V-class LiCoO2/Li cell with the LiODFB/PC electrolyte and PMM-CPE at 60 ℃, schematic of the flexible LiCoO2/Li metal cell and digital photograph of an LED lighting-up by the flexible LiCoO2/Li battery in a bent state (c) [11]

圖6 PEMA-g-LiATFSI的合成示意圖(a)； PEMA-g-LiATFSI聚合物電解質在不同電流密度下的恒電流極化曲線(b)和在10 mA·cm-2下的恒電流極化曲線(c)；采用商業LiPF6/EC-DMC電解液和PEMA-g-LiATFSI聚合物電解質組裝的鋰硫電池的循環壽命曲線(1 C)(d)[33]Fig.6 Synthesis schematic of lithium 4-amino-phenylsulfonyl(trifluoromethyl-sulfonyl)imide (LiATFSI) grafted with poly(ethylene-alt-maleic anhydride) (PEMA) (a); Varied galvanostatic cycling tests with each half cycle of 2 hours for the single ion conductor (b); A long-term galvanostatic cycling test with each half cycle of 4 hours for a gel single ion conductor (c); Cycling performances at 1 C for 1000 cycles of lithium sulfur batteries with the single ion conducting electrolyte membrane and the dual ion commercial electrolyte (1 mol/L LiPF6 in EC and DMC, (VEC∶VDMC=1∶1)) (d)[33]

圖7 馬來酸有機負極的截面SEM照片(a)和儲鋰機制示意圖(b)；采用馬來酸有機負極組裝的電池在不同電流密度下的充放電容量(c)及其在2.31 A·g-1 的電流密度下的長循環曲線(d) [40]Fig.7 Cross-sectional SEM image (a) and schematic of lithium storage mechanism (b) of the maleic acid anode; Rate capability at room temperature after 20 cycles at 46.2 mA·g-1 (red and blue symbols indicate charge and discharge rate capability, respectively) (c); Cycling and coulombic efficiency at current density of 2.31 A·g-1 after rate test (d) [40]

6 結 語

高性能鋰離子電池的研究依賴于對各組成部件進行最優匹配。馬來酸酐及其衍生物不但化學性質優異，而且可以與電極保持良好的界面兼容性，這使其成為鋰離子電池中最有前景的關鍵電池材料之一。本文重點綜述了馬來酸酐及其衍生物用作高性能鋰離子電池粘合劑、電解液添加劑、聚合物電解質以及有機電極材料的研究進展：

(1)就電極粘合劑而言，馬來酸酐的引入可以改變原始聚合物的性質，提高粘結劑的綜合性能。馬來酸酐結構基粘結劑能夠減小集流體與電極材料之間的阻抗，提高其對電解液的吸收率，從而提高電池的循環穩定性及安全性能。

(2)就電解液添加劑而言，馬來酸酐結構基添加劑可以優先在正負極表面發生氧化還原分解，從而形成一層良好的鈍化膜，覆蓋在電極表面，抑制電解液的不斷分解及鋰枝晶的生成，提高電池循環性能及安全性。未來可以考慮將馬來酸酐結構單元引入聚環氧乙烷聚合物鏈段中，進而提升聚環氧乙烷全固態聚合物電解質的抗氧化能力；抑或引入醚類溶劑，提高電解液的抗氧化能力。

(3)液體鋰離子電池容易發生電解液泄露、起火或爆炸等潛在安全隱患。解決這一問題的有效方法就是采用馬來酸酐基聚合物電解質，通過共聚、接枝等方法引入馬來酸酐，制備高性能聚合物電解質。馬來酸酐基的聚合物電解質不但具有高的離子電導率和機械強度，還具有優異的熱穩定性和電化學穩定性。且與正負極界面良好兼容性也降低了電池的界面阻抗，促進了電池循環性能和倍率性能的提升。同時還可以考慮將馬來酸酐基聚合物電解質應用于其他二次電池(鈉電池、鋰硫電池等)，提升界面穩定性和長循環性能，也是一個潛在的應用方向。

(4)馬來酸作為鋰離子電池有機負極材料顯示出極佳的充放電倍率性能和循環穩定性。筆者認為在接下來的研究中，可以通過化學反應在馬來酸中引入更多的共軛體系，探究其在有機正極材料中的性能，也是值得考慮的一個研究方向。迄今為止，對馬來酸酐及其衍生物的研究并不是很多，其很多性能還尚未開發出來，這仍需要科研工作者的繼續努力。鑒于其諸多的優越性，其在鋰電池中的發展前景一片光明。相信在不久的將來，這一類化合物將對實現鋰電池的商業化做出重大貢獻。