1. Angew: 分子層沉積鋯英石助力高穩定鋰金屬負極界面
鋰金屬由于具有高理論比容量和最低的氧化還原電勢因而被認為是實現新一代高比能電池的不二之選。然而，枝晶生長以及易于破裂的SEI膜等界面問題嚴重限制了鋰金屬的實際應用。在本文中，加拿大西安大略大學的孫學良和通用汽車研發中心的Mei Cai團隊利用分子層沉積手段在金屬鋰負極表面沉積了一層納米尺度的鋯英石保護層。
這種鋯英石保護的鋰金屬負極空氣穩定性明顯增強，在對稱電池測試中也表現出優異的倍率性能。相比未經保護的裸露鋰金屬負極，鋯英石保護的鋰金屬負極能夠將Li-O2電池的循環壽命提升十倍。作者首次利用同步輻射X射線原位吸收光譜研究了鋰金屬表面的人工SEI，揭示了鋯英石薄膜的電化學穩定性和鋰化作用。這項工作表明，在開發和理解下一代高性能電池中， 分子層沉積薄膜能夠取得重大突破。
Keegan R. Adair, Mei Cai, Xueliang Sun et al, Highly Stable Li Metal Anode Interface via Molecular Layer Deposition Zircone Coatings for Long Life Next-Generation Battery Systems, Angew. Chem. Int. Ed., 2019
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201907759?af=R
2. Joule綜述: 用于高能量密度鋰電池的無鋰正極材料
由于鋰金屬負極研究的復興和固態電解質的快速發展，需要重新審視具有高能量密度的無鋰正極。轉換型正極材料，例如過渡金屬鹵化物，硫族化物和氧化物，表現出高工作電壓和高比容量，為可充電鋰金屬電池提供高能量密度。李泓團隊基于熱力學計算選擇了一系列低成本、環境友好且高能量密度的無Li正極材料（如S，FeF3，CuF2，FeS2和MnO2）。與Li / C負極相結合，這些正極可能在電池水平上提供1000-1600 Wh kg-1和1500-2200 Wh L-1的能量密度。
作者回顧了這些材料在可充電鋰電池中應用的最新進展，討論了它們的固有缺陷，包括容量衰減，高電壓滯后，大體積變化以及與電解質的寄生反應，并總結了基于最先進技術規避這些問題的策略，所有這些挑戰都能夠得到解決。我們相信隨著實際的鋰金屬負極和固態電解質的發展，轉換型正極材料對于下一代高能量密度儲能裝置具有廣闊的前景。
Liping Wang, Zhenrui Wu, Jian Zou, Peng Gao, Xiaobin Niu, Hong Li, Liquan Chen, Li-free Cathode Materials for High Energy Density Lithium Batteries, Joule, 2019.
DOI: 10.1016/j.joule.2019.07.011
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30355-1
3. Angew: 含納米通道的碳纖維中浸漬超細Sb納米晶助力鉀離子電池
基于銻（Sb）的納米復合材料因為具有大的理論容量和合適的工作電壓成為用于電池有吸引力的一類負極材料。然而，遲緩的鉀離子擴散特性，不穩定的Sb /電解質界面和巨大的體積變化構成了嚴重的挑戰，阻礙了基于Sb的負極在鉀離子電池（PIB）的實際應用。
南京師范大學周小四團隊報道了一種簡單可行的策略，用于將超細Sb納米晶體原位封裝在由納米通道陣列組成的碳納米纖維中（u-Sb @CNF），解決了上述問題，實現了高性能的PIB。超小型Sb納米晶體和中空納米通道可實現快速的K +運輸和應力緩解。有趣的是，由聚集的u-Sb @ CNF組成的獨立而有彈性自支撐材料可直接用作負極，因此不需要導電添加劑和粘合劑。該材料展示出優異的電化學性能，在1A g-1下2000次循環后保留225 mAh g-1的可逆容量。
Xufang Ge, Shuhu Liu, Man Qiao, Yichen Du, Yafei Li, Jianchun Bao, Xiaosi Zhou, Enabling Superior Electrochemical Properties for Highly Efficient Potassium Storage via Impregnating Ultrafine Sb Nanocrystals within Nanochannel-Containing Carbon Nanofibers, Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201908918
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201908918
4. JACS: 富鋰的Li14SiP6具有快速的離子導電性
具有超離子傳導性的固體電解質是作為全固態電池的主要成分。慕尼黑工業大學Thomas F. F?ssler團隊報道了一種新的化合物，其Li含量高于通過添加Li3P得到的Li8SiP4。基于Li8SiP4和Li3P的晶體結構，可以預期[SiP4]8-和P3-作為陰離子構建單元的存在類似于Liargyrodites中同時出現的[PS4]3-和S2-。該材料是一種基于“富鋰”磷硅酸鹽的三維導電通道的新型固體電解質，室溫下離子電導率 σ> 10-3 S cm-1，活化能為30-32 kJ mol-1，超過最近推出了一系列磷酸氫化鋰。
針對更高的鋰離子電導率的要求，對磷酸鋰硅酸鹽的系統研究獲得了在這類材料中迄今為止鋰最豐富的化合物。該材料顯示出可逆熱相變的結晶材料，可以通過原材料的球磨然后對混合物進行熱處理制備得到。研究者通過溫度依賴性粉末中子衍射測量結合最大熵方法（MEM）和DFT計算分析了通過四面體和八面體空隙的鋰擴散路徑。此外，通過溫度依賴性阻抗和7Li-NMR光譜研究了由四面體空隙中的無序Li / Si占有率加上部分填充的八面體空隙構成的鋰離子遷移率。
Stefan Strangmüller, Henrik Eickhoff, David Müller, Wilhelm Klein, Gabriele Raudaschl-Sieber, Holger Kirchhain, Christian Sedlmeier, Volodymyr Baran, Anatoliy Senyshyn, Volker L. Deringer, Leo van Wüllen, Hubert A. Gasteiger, Thomas F. F?ssler, Fast Ionic Conductivity in the Most Lithium-Rich Phosphidosilicate Li14SiP6, J. Am. Chem. Soc.2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05301
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b05301
5. AM: 2D MXene和1D納米纖維素的納米復合材料助力超級電容器
2D金屬碳化物和氮化物（MXenes）系列是超級電容器最有前途的電極材料之一，因為它們具有高的類金屬導電性和表面功能實現的贗電容。然而，這些材料的主要缺點是力學強度低，妨礙了它們在輕質柔性電子設備中的應用。
瑞典KTH皇家理工學院Liangqi Ouyang和Mahiar M. Hamedi團隊報道了一種從穩定的膠體分散體中組裝1D纖維素納米纖絲（CNF）和MXene（Ti3C2Tx）的獨立且穩固納米復合材料的策略。CNF的高縱橫比（寬度≈3.5nm，長度達到數十微米）及其與MXene的特殊相互作用使得復合材料具有高力學強度而不犧牲電化學性能。CNF負載高達20％，顯示出非常高的力學強度341 MPa（比原始MXene薄膜的29MPa高一個數量級），同時仍保持298 F g-1的高電容和高導電率295 S cm-1。研究者還證明MXene / CNF混合分散體可用作油墨以印刷具有精確尺寸的柔性微超級電容器。
Weiqian Tian, Armin VahidMohammadi, Michael S. Reid, Zhen Wang, Liangqi Ouyang, Johan Erlandsson, Torbj?rn Pettersson, Lars W?gberg, Majid Beidaghi, Mahiar M. Hamedi, Multifunctional Nanocomposites with High Strength and Capacitance Using 2D MXene and 1D Nanocellulose, Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201902977
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902977
6. AFM: 基于牙科樹脂單體的NbO2 /碳鋰電負極
二氧化鈮（NbO2）具有高理論容量和出色的電子傳導性，中科院寧波材料所夏永高、Jin Zhu、Ya-Jun Cheng和寧波諾丁漢大學Binjie Hu團隊使用牙科樹脂單體（雙酚A縮水甘油基二甲基丙烯酸酯，Bis-GMA）作為溶劑和碳源，乙醇鈮（NbETO）作為前體，通過煅燒合成均勻嵌入碳基質中的NbO2納米顆粒。
由于NbETO和Bis-GMA之間的醇解反應引起的孔隙率增加，低的Bis-GMA / NbETO質量比（從1：1到1：2）能夠使Nb（V）轉化為Nb（IV）。所制備的復合物在1C下 500次循環后有225 mAh g-1的可逆容量，循環中庫侖效率超過99.4％。此外，研究者利用各種實驗和理論方法分析了NbO2 /碳納米復合物的鋰化/脫鋰機理。
Qing Ji, Xiangwen Gao, Qiuju Zhang, Liyu Jin, Da Wang, Yonggao Xia, Shanshan Yin, Senlin Xia, Nuri Hohn, Xiuxia Zuo, Xiaoyan Wang, Shuang Xie, Zhuijun Xu, Liujia Ma, Liang Chen, George Z. Chen, Jin Zhu, Binjie Hu, Peter Müller-Buschbaum, Peter G. Bruce, and Ya-Jun Cheng, Dental Resin Monomer Enables Unique NbO2/Carbon Lithium-Ion Battery Negative Electrode with Exceptional Performance, Adv. Funct. Mater., 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201904961
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904961
