1. Chem. Rev.綜述：鈣電池的成就，挑戰和前景
高效且隨時可用的能量存儲對于幫助解決現代社會當今面臨的一些挑戰至關重要：空氣污染，石油依賴和氣候變化等。電化學能量存儲被認為是一項關鍵技術，而流行的鋰離子電池（LIB）技術使我們的便攜式電子設備成為可能。并且這項技術還提供了短期解決方案，可實現更具可持續性的運輸，同時減少對環境的影響，并為太陽能和風能等可再生能源提供固定式能量存儲。然而，鋰電池同時包含鎳和鈷，并且會出現供應不足或價格大幅上漲的風險。相比之下，鈣是地殼中含量第五高的元素，無毒，鈣電池也極具應用潛力。
近日，巴塞羅那材料研究所M. RosaPalacín團隊報道了一篇關于鈣電池技術的綜述，全面討論了鈣電池技術當前面臨的挑戰。要實現可再充電Ca電池技術，首先需要識別和開發合適的電極和電解質，并實現在金屬-陽極界面處鈣的可逆鍍覆和剝離等。這篇綜述對可再充電鈣電池的要求和目前的電解質和電極進行了全面分析，并最終提出一些方案以解決這些問題。
M. Elena Arroyo-de Dompablo, Alexandre Ponrouch, Patrik Johansson, M. Rosa Palacín. Achievements, Challenges, and Prospects of Calcium Batteries. Chem. Rev., 2019.
DOI：10.1021/acs.chemrev.9b00339
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00339
2. Science Advances: 受保護LiAl合金用作鋰金屬負極助力高效可逆氧化還原電化學
使用金屬負極的可充電池無論在科學上還是技術上都備受關注。但是，在金屬性負極表面存在的復雜組分、難以確認的形貌、異質化學結構以及不可預測的界面機理等嚴重限制了其實際應用。在本文中，韓國科技研究所的Won Il Cho和美國康奈爾大學的Archer等人通過對LiAl電極在實際電化學條件下的實驗分析和理論計算結果相結合設計出了負極結構和界面組分已知的合金負極。他們比較了合金負極的相行為、鋰結合能以及原子遷移的活化能等參數并研究了其對電化學可逆性的影響。
為了說明該發現結果的實際應用潛能，他們將受Langmuir-Blodgett MoS2界面保護的LiAl合金負極與面容量為4.1 mAh/cm2的NCM811正極匹配組裝了全電池。該研究結果表明受保護的LiAl合金負極能夠表現出良好的電化學可逆性并在電池充放電過程中支持穩定的鋰遷移。
Mun Sek Kim, Lynden A. Archer, Won Il Cho et al, Enabling reversible redox reactions in electrochemical cells using protected LiAl intermetallics as lithium metal anodes, Science Advances, 2019
DOI: 10.1126/sciadv.aax5587
https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaax5587?rss=1
3. Angew: 溶劑動力學助力超低溫高功率雙石墨電池
改善可充電池在低溫條件下的電化學性能對于電子器件在極端條件下的穩定工作十分關鍵，尤其是在低溫條件下能夠高倍率放電的儲能系統十分短缺。在本文中，美國加利福尼亞大學圣地亞哥分校的Zheng Chen等報道了一種基于整體設計的雙石墨電池，這種電池規避了傳統鋰離子電池在放電過程中普遍存在的緩慢緩慢的離子去溶劑化過程。
這種雙石墨電池采用了全新的2 M LiPF6/丙酸甲酯電解液，這種電解液在低溫條件下同時具有高離子電導率和電化學穩定性。與工業化的LiCoO2-石墨電池相比，該雙石墨電池在-60℃下的放電倍率提升了11倍！這得益于雙離子儲存機制的優越動力學特征。研究人員通過恒電流滴定法（GITT）和交流阻抗測試（EIS）證實了上述動力學機制。該工作為設計超低溫電池提供了一種全新的策略。
John Holoubek, Zheng Chen et al, Exploiting Mechanistic Solvation Kinetics for Dual‐Graphite Batteries with High Power Output at Extremely Low Temperature, Angewandte Chemie International Edition, 2019
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201912167?af=R
4. Angew: 新型高功率NASICON型高壓鈉離子電池正極材料的研究
鈉離子電池正極材料一直是限制其在大規模儲能領域實際應用的關鍵因素。在本文中，澳大利亞臥龍崗大學的侴術雷教授團隊報道了一種具有電壓高達4V的新型立方對稱結構的NASICON型鈉離子電池正極材料—Na3V(PO4)3N。他們利用N摻雜的氧化石墨烯在該材料表面實現了均勻的碳包覆層，使得該正極材料表現出優異的倍率性能和循環穩定性。
這種石墨烯- Na3V(PO4)3N復合材料的空氣穩定性、水穩定性以及在不同氣候條件下的穩定性都得到了驗證。作者采用同步輻射原位X射線衍射發現在充放電過程中該材料晶格幾乎不發生體積變化。X射線原位吸收光譜揭示了充放電過程中可逆的V3.2+/V4.2+的氧化還原反應。在Na3V(PO4)3N材料的主體晶格中，Na+通過三維路徑以較低的能壘進行快速可逆脫嵌。。我們的綜合結果表明，這種新型的NASICON型Na3V(PO4)3N復合材料在未來鈉離子電池發展中將十分具有競爭力。
Mingzhe Chen, Weibo Hua, Shulei Chou et al, Understanding a New NASICON-Type High Voltage Cathode Material for High-Power Sodium-Ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition, 2019
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ange.201912964
5. Acc. Chem. Res.: 鋰金屬負極中的枝晶—抑制、調控與消除
隨著便攜式電子產品和大型儲能系統的日益多樣化，傳統的以石墨作為負極的鋰離子電池（libs）已接近其能量密度的理論極限。金屬鋰負極憑借其超高的理論比容量和最低的氧化還原電勢而備受矚目。然而，不受控的枝晶生長這一臭名昭著的問題嚴重阻礙了金屬鋰負極的實際應用。枝晶的生長使鋰金屬的表面積增大，導致電解液和活性物質的持續損耗，使得電池暴露在起火甚至爆炸等安全風險中。尤其是當電池在大電流下進行長期循環時，其安全形勢更加嚴峻。因此，抑制甚至消除鋰沉積與剝離過程中枝晶的生長已迫在眉睫。
在本文中，天津大學的Jiayan Luo等從界面能和體相應力的角度入手，著重介紹了近年來抑制枝晶、調節枝晶和消除枝晶的幾種策略。首先，作者回顧了鋰金屬負極枝晶形成和生長的基本機制。從理論上講，通過均化電場分布、降低鋰離子濃度梯度和促進機械阻塞等方法可以顯著改善枝晶形貌。因此，作者介紹了將將二維材料應用于鋰金屬電池的典型案例。這種方法能夠通過應力釋放和機械阻塞防止枝晶穿透，從而達到抑制枝晶生長的目的。然而值得注意的是，鋰枝晶的生長是一個連續的過程而且會隨著電流密度和循環時間的增加而加劇。作者認為，枝晶生長無法從根本上進行抑制而需要對其生長行為進行調控。枝晶調控是指允許枝晶生長，但采取措施將其轉化為具有光滑形貌的鋰。文章主要介紹了誘導成核和控制生長途徑等兩種調控策略。解決鋰金屬負極枝晶生長的難題，可以為金屬鋰負極的實際應用掃清障礙。
Xinyue Zhang, Jiayan Luo et al, Dendrites in Lithium Metal Anodes: Suppression, Regulation, and Elimination, Acc. Chem. Res.,2019
DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00437
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.9b00437
6. AM綜述：全固態鋰電池的電化學和結構分析：進展和觀點
近年來，先進的掃描透射電子顯微鏡（STEM）及其相關儀器為全固態（ASS）鋰電池的表征做出了重要貢獻，因為這些工具可提供有關電極的結構，形態，化學和電子狀態的信息，電解質及其在納米和原子尺度上的界面等。此外，原位技術的迅速發展使人們對循環過程中的界面動力學行為和異質特性有了更深入的了解。然而，由于輕質相（例如Li和O）在光束中的光束敏感特性，在不破壞光束的情況下以超高空間分辨率對界面結構和化學進行徹底而可靠的研究仍然是一個巨大的挑戰。
針對這些問題，南京大學王鵬教授團隊報道了一篇全固態鋰電池的電化學和結構分析的綜述，文中主要討論了以下幾點：（1）研究ASS鋰電池系統中存在的基本問題，以及異地/原位TEM與光譜技術的結合如何對其進行表征分析，同時為改善電池性能提供了方向；（2）討論當前TEM表征技術在探索這些問題方面的局限性；（3）就如何利用最新技術進一步開發TEM提出了觀點，以便可以將其有效地用于研究ASS鋰電池的材料和界面。
Chunchen Zhang, Yuzhang Feng, Zhen Han, Si Gao, Meiyu Wang, Peng Wang. Electrochemical and Structural Analysis in All‐Solid‐State Lithium Batteries by Analytical Electron Microscopy: Progress and Perspectives. Adv. Mater., 2019.
DOI：10.1002/adma.201903747
https://doi.org/10.1002/adma.201903747
7. ACS Energy Lett.綜述: 用固態聚合物電解質克服5 V尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4正極的挑戰
具有高能量密度，高熱穩定性和電化學穩定性，良好的操作安全性，低成本和良好的倍率性能的高壓尖晶石型錳氧化物LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）已被公認為動力電池的候選者。盡管有這些優點，但不合格的電解質仍然是基于LNMO鋰離子電池（LIB）大規模生產的一大障礙。為了解決這一障礙，到目前為止，固態聚合物電解質（SPE）已被越來越多地視為有希望的替代物。
中科院青島生物能源所崔光磊和煙臺大學Jinchun Chen等人討論了SPE與LNMO正極耦合的固有優點和要求，然后首次從結構-性能關系的角度系統地回顧SPE的最新進展。最后，還討論了SPE系統的前景和挑戰。這篇綜述旨在指導具有高負極穩定性的先進SPE的合理結構設計和未來發展，促進基于LNMO正極高壓LIB的實際應用。
Hantao Xu, HuanruiZhang, Jun Ma, Gao jie Xu, Tiantian Dong, Jinchun Chen, Guanglei Cui, Overcoming the challenges of 5 V spinel LiNi0.5Mn1.5O4 cathodes with solid polymer electrolytes, ACS Energy Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b01871
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b01871
8. Joule: Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12與液態電解質之間的界面
一個良好的固體電解質/液體電解質界面對于在金屬鋰負極在液態電解質中的穩定十分重要。Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12（LLZTO）石榴石型無機固態電解質是少數幾種能夠與鋰金屬實現穩定接觸的固態電解質之一并且因此被視為能夠實現穩定金屬鋰負極界面的希望。在本文中，英國牛津大學的Peter G. Bruce與諾丁漢大學的Lee R. Johnson等發現當LLZTO固態電解質與傳統的鋰離子電池電解液接觸時其界面是十分不穩定的。
研究人員以1M LiPF6 inEC/DMC=1/1 的液態電解液為例進行了研究，發現LLZTO與其接觸時的界面阻抗隨著時間的推移而逐漸增大。這是因為具有離子電導能力的固態電解質界面，即所謂SEI膜在LLZTO表面不斷生長造成的。這種固態電解質界面是由Li2CO3、LiF、Li2O與一些有機碳酸鹽組分共同構成。即便在5 mA/cm2的高電流密度下，LLZTO/液態電解質界面上也會出現高達3 V的電壓降。而當實用型的厚度為10 um的LLZTO薄膜與金屬鋰負極發生接觸時，只會產生16 mV的電壓損失，這不到前者的1%。
Jingyuan Liu, Peter G. Bruce, Lee R. Johnson et al, The Interface between Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12 and Liquid Electrolyte,Joule,2019
DOI: 10.1016/j.joule.2019.10.001
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30483-0?rss=yes#
9. Joule: 鋰離子電池極速充電的非對稱溫度調控
極速充電技術(XFC)，比如在短短10分鐘內增加200英里的續航里程，是當前鋰離子電池電動汽車發展的主流方向。在本文中，賓州州立大學的Chaoyang Wang團隊提出了一種不對稱溫度調制（ATM）方法來實現鋰離子電池的極速充電。該方法首先是在60℃的高溫條件下對鋰離子電池充電以消除金屬鋰過充產生的鋰鍍層。
然后再將電池暴露在60℃下的時間限制為每循環僅10分鐘，或者說電動汽車壽命的0.1 %，以防止嚴重的固體電解質界面生長。充放電溫度的不對稱性為提高充放電過程中的動力學和離子傳輸性能開辟了一條新的途徑。研究人員發現，一個9.5 Ah-170 Wh/kg的電池在不對稱溫度調控條件下能夠保持長達1700周的極速充電（以6C的倍率充電至80%）而容量損失只有20%，而對照組僅能維持60周；一個209Wh/kg的車用動力電池電池在2500個極速充電循環后仍能保持91.7%的容量。
Xiaoguang Yang, Chaoyang Wang et al, Asymmetric Temperature Modulation for Extreme Fast Charging of Lithium-Ion Batteries, Joule, 2019
DOI: 10.1016/j.joule.2019.09.021
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30481-7?rss=yes#
10. ACS Energy Letters:人工固態電解質界面抑制水溶液鋅離子電池中的表面反應與正極溶解
釩基化合物憑借釩元素的多種化學態以及獨特的開放框架結構因而在水溶液鋅離子電池中備受矚目。然而，釩元素在水溶液電解質中的溶解以及在充放電過程中發生的副反應會造成嚴重的容量衰減并最終導致電池失效。在本文中，斯坦福大學的崔屹教授以及阿卜杜拉國王科技大學的Husam N. Alshareef等利用原子層沉積技術在Zn3V2O7(OH)2·2H2O (ZVO)正極表面共型覆蓋了一層均勻致密的HfO2層作為人工固態電解質界面解決了上述問題。
這種惰性的HfO2界面不僅能夠抑制正極上副產物的形成，同時還能夠防止正極活性物質在水溶液中發生溶解。因此，這種受保護的HfO2@ZVO正極相比原始ZVO正極具有更好地循環穩定性，在100 mA/g的電流密度下能夠表現出227 mAh/g的可逆比容量且循環100周后保持率高達90%。該方法為提升水溶液鋅離子電池正極材料的電化學性能提供了通用的方法。
Jing Guo, Yi Cui, Husam N. Alshareef et al, Artificial Solid Electrolyte Interphase for Suppressing Surface Reactions and Cathode Dissolution in Aqueous Zinc Ion Batteries, ACS Energy Letters, 2019
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02029
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02029
11. Nat. Commun.: 通過化學策略調整鋰金屬負極的熔融鋰潤濕性
金屬鋰具有最高的理論容量和最低的電化學勢，被視為高能量密度可充電電池負極的主要競爭者。然而，熔融鋰的差潤濕性不允許其散布在疏油性基材的表面上，從而阻礙了該負極的生產和應用。
中科院化學所郭玉國課題組報道了通過使熔融鋰與功能性有機涂層或元素添加劑反應來克服這一難題的一般化學策略，發現吉布斯形成能和新形成的化學鍵是潤濕行為的決定因素。由于提高了潤濕性，因此獲得了一系列厚度為10–20μm的超薄鋰，并在鋰金屬電池中具有非常優異的電化學性能。這些發現為調節熔融鋰的潤濕性提供了方向，并為大規模生產超薄鋰提供了可承受的策略，并且可以進一步擴展到其他堿金屬，例如鈉和鉀。
Shu-Hua Wang, Junpei Yue, Wei Dong, Tong-Tong Zuo, Jin-Yi Li, Xiaolong Liu, Xu-Dong Zhang, Lin Liu, Ji-Lei Shi, Ya-Xia Yin, Yu-Guo Guo, Tuning wettability of molten lithium via a chemical strategy for lithium metal anodes, Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-12938-4
12. Nat. Commun.: 光加速鋰離子電池的快速充電！
鋰離子電池的一個嚴重限制是用于獲得全部容量的緩慢充電速率。迄今為止，還沒有增加能量密度和電化學性能的方法來提高充電速率。阿貢實驗室Christopher S. Johnson等人表明，通過與白光的相互作用，正極的充電速率可以顯著提高。
研究發現，在充電期間將光直接照射到工作中的LiMn2O4正極會導致電池充電時間顯著減少兩倍或更多。這種增強是通過感應微秒長壽命的電荷分離狀態實現的，該狀態由Mn4+（空穴）和電子組成。這導致更多的金屬中心被氧化，并且在光和電壓偏置下會產生噴射出的鋰離子。研究者預計，這一發現將為新型快速充電電池技術的發展鋪平道路。
Anna Lee, Márton V?r?s, Wesley M. Dose, Jens Niklas, Oleg Poluektov, Richard D. Schaller, Hakim Iddir, Victor A. Maroni, Eungje Lee, Brian Ingram, Larry A. Curtiss, Christopher S. Johnson, Photo-accelerated fast charging of lithium-ion batteries, Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-12863-6
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12863-6
13. Nano Energy: 生物質基硫摻雜碳納米片材料用作高性能鈉離子電池正極
鋰離子電池應用越來越貼近百姓生活，但地球上鋰資源十分有限，且開采成本高。開發一種替代電池成為各國科學家努力的重要方向。鈉資源豐富，開采費用僅為鋰的百分之一，因而鈉離子電池(SIBs)的研發成為科研人員爭相“開墾”的領域。SIBs的性能基本上取決于所采用的電極材料，正極材料是組裝全電池的重要一環，其性能優劣對于最終全電池的性能具有決定性的影響，由于插入尺寸較大的鈉離子的困難，開發合適的正極材料(AMs)已成為制約SIBs發展的關鍵問題。
近日，哈爾濱工業大學的于淼教授、Sun Ye和奧爾胡斯大學的Flemming Besenbacher課題組合作以植物生物質為原料，采用簡便的溶劑熱法制備了具有三維支架結構的硫摻雜碳納米片材料（S-CNS）。在50 mA/g時，S-CNS具有高達605 mAh/g的可逆容量在10 mA/g時具有高達133 mAh/g的高倍率性能，在5 A/g時具有長期的循環穩定性(2000次循環后～94%的保留率)，這些性能是目前為止基于從生物質基摻雜碳AMs的最佳結果之一。此外，這種電化學性能良好的S摻雜碳材料可以很容易地從各種植物廢料中制備得到。這項工作為利用生物質和硫混合物制備高性能AMs提供了一個通用的策略，有利于進一步促進鈉離子電池的實際應用。
Gongyuan Zhao, Dengfeng Yu, Hong Zhang, Feifei Sun, Jiwei Li, Lin Zhu, Lei Sun, Miao Yu, Flemming Besenbacher, Ye Sun. Sulphur-doped carbon nanosheets derived from biomass as high-performance anode materials for sodium-ion batteries. Nano Energy, 2019.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104219
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104219
14. Nat. Commun.: 導電二維MOF作為水系鋅電池的高性能正極
當前，就倍率性能，成本和安全性而言，可充電水系鋅電池是鋰離子電池的有前途的替代品。美國西北大學J. Fraser Stoddart團隊采用具有較大一維通道的二維（2D）導電MOF Cu3(HHTP)2作為鋅電池正極。
由于其獨特的結構，直接插入主體結構Cu3(HHTP)2的水合Zn2+離子具有較高的擴散速率和較低的界面電阻，使Cu3(HHTP)2正極能夠遵循插層贗電容機制。Cu3(HHTP)2在50 mA g-1時具有228 mAh g-1的高可逆容量。在4000 mA g-1（?18 C）的高電流密度下，經過500次循環后，可保持75.0％的初始容量。
Kwan Woo Nam, Sarah S. Park, Roberto dos Reis, Vinayak P. Dravid, Heejin Kim, Chad A. Mirkin, J. Fraser Stoddart, Conductive 2D metal-organic framework for high-performance cathodes in aqueous rechargeable zinc batteries, Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-12857-4
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12857-4
15. Science: 電池負極中的可逆金屬外延電沉積
金屬在液-固界面上形成不規則和非平面電沉積層的傾向已經嚴重阻礙了金屬作為二次電池負極材料的實際應用。在本文中，康奈爾大學的Lynden A. Archer等報道了一種外延機制來調控金屬負極的成核與可逆生長。作者定義了金屬可逆外延電沉積金屬的晶體學、表面織構和電化學等標準，并證明了金屬鋅（Zn）是一種安全、低成本、高能量的電池負極材料。
他們發現石墨烯具有較低的晶格失配度，可以有效地驅動金屬鋅在固定晶相取向上發生電沉積。這樣得到的外延金屬鋅負極在中高倍率下循環數千周都還保持良好的電化學可逆性。該工作表明金屬的可逆外延電化學沉積為高可逆性的高能量密度電池的發函提供了一條通用的途徑。
Jingxu Zheng, Qing Zhao, Lynden A. Archer et al, Reversible epitaxial electrodeposition of metals in battery anodes, Science, 2019
DOI: 10.1126/science.aax6873
https://science.sciencemag.org/content/366/6465/645?rss=1
16. Nano Energy: 導電介孔碳基體包覆多孔氮摻米碳納米顆粒復合電極材料實現高能量與功率密度兼得
實現高能量密度與高功率密度相結合的電化學儲能裝置仍是一個巨大的挑戰，即在同一種電極材料上同時提供高的金屬存儲容量和速率能力仍然是很困難的。鑒于此，德國馬普膠體與界面化學所的Martin Oschatz和Runyu Yan等通過將富含氮的納米碳納米顆粒嵌入導電介孔碳基體中，設計制備了一種新型的電極材料，它可以在不同的相內解耦合金屬存儲和電子傳輸，從而一定程度上解決了能量密度和功率密度難以兼得的難題，該復合材料具有優異的儲鈉性能，在0.1 A/g時的可逆容量為343 mAh/g，在20 A/g時的容量保留率為124 mAh/g。該工作表明通過設計適當的納米復合材料可以滿足高能量密度和功率密度兼得的要求，這為解決當前電化學儲能裝置中看似矛盾的能量/功率密度要求提供了一種新的思路。
Runyu Yan, Karen Leus, Jan P. Hofmann, Markus Antonietti, Martin Oschatz. Porous nitrogen-doped carbon/carbon nanocomposite electrodes enable sodium ion capacitors with high capacity and rate capability. Nano Energy, 2019.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104240
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104240
17. Nat. Commun.: 親Li的蒙脫石用作鋰離子庫助力均勻鋰沉積
對具有更高能量密度的鋰電池的不斷增長的需求需要新的電極化學。鋰金屬由于其高的理論比容量，負的電化學勢和有利的密度而有望用作陽極材料。但是，在循環過程中，陽極表面上較低且不均勻的鋰離子濃度通常會導致不受控制的枝晶生長，特別是在高電流密度下。蘇州大學晏成林、電子科技大學Jie Xiong、湘潭大學Min Liao等人通過使用親Li的蒙脫石作為醚基電解質中的添加劑來調節陽極表面上的鋰離子濃度，從而促進均勻的鋰沉積。
親Li性蒙脫土具有泵送功能，可改善鋰離子的自濃縮動力學，從而加速鋰離子在沉積/電解質界面的轉移。TFSI-的信號強度通過在電化學界面上離子通量的原位拉曼跟蹤顯示出微小的變化，表明離子分布均勻，這可以促進在陽極表面穩定而均勻地沉積鋰。該研究表明，由親Li基蒙脫石引發的界面工程可能是優化下一代鋰金屬電池鋰沉積有前途的策略。
Wei Chen, Yin Hu, Weiqiang Lv, Tianyu Lei, Xianfu Wang, Zhenghan Li, Miao Zhang, Jianwen Huang, Xinchuan Du, Yichao Yan, Weidong He, Chen Liu, Min Liao, Wanli Zhang, Jie Xiong, Chenglin Yan, Lithiophilic montmorillonite serves as lithium ion reservoir to facilitate uniform lithium deposition, Nature Communications ,2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-12952-6
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12952-6
18. Nat. Commun.: 結構水和無序結構助力基于水鈉錳礦的水系鈉離子電池
水鈉錳礦是一種低成本，環保的水系電化學儲能層狀材料。然而，由于其在水系電解質中小的窗口和低氧化還原活性，其儲存能力很差。新罕布什爾大學Xiaowei Teng等人報道了用于鈉離子水溶液電化學存儲的富含鈉的無序水鈉錳礦（Na0.27MnO2），其容量和循環壽命大大提高（全電池中循環5000次后有83 mAh g-1）。
中子總散射和原位X射線衍射測量表明，結構水和富含Na的無序結構都有助于改善當前正極材料的電化學性能。特別是在高電勢充電過程期間，水合水和鈉離子的共脫嵌導致層間距離的縮小，從而穩定了層狀結構。該結果為無序結構和結構水如何改善層狀電極中的鈉離子存儲提供了真正的認識，并為改善水性電池打開了方向。
Xiaoqiang Shan, Fenghua Guo, Daniel S. Charles, Zachary Lebens-Higgins, Sara Abdel Razek, Jinpeng Wu, Wenqian Xu, Wanli Yang, Katharine L. Page, Joerg C. Neuefeind, Mikhail Feygenson, Louis F. J. Piper, Xiaowei Teng, Structural water and disordered structure promote aqueous sodium-ion energy storage in sodium-birnessite, Nature Communications ,2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-12939-3
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12939-3
19. Angew: 化學取代法制備具有反常層狀-隧道異質結構的鈉離子電池氧化物正極材料
近年來，日益增長的儲能需求驅動了以過渡金屬氧化物為正極的室溫可充鈉離子電池的發展。在本文中，四川大學的Xiaodong Guo等通過化學元素取代的方法制備了一種具有反常的層狀-隧道異質結構的Na0.44Co0.9Mn0.1O2正極材料。得益于層狀結構和隧道結構的協同效應，這種氧化物正極在半電池表現出優良的電化學性能，而且在全電池中與硬碳負極也表現出良好的電化學相容性。
作者通過原位高能X射線衍射和X射線吸收光譜等手段證實了其充放電過程中潛在的電荷補償機制和相變過程。這種獨特的晶體結構調控策略為發展具有優異性能的鈉離子電池正極材料開辟了一條嶄新的道路。
Yao Xiao, Xiangdong Guo et al, Deciphering Abnormal Layered-Tunnel Heterostructure Induced via Chemical Substitution for Sodium Oxide Cathode, Angewandte Chemie International Edtion, 2019
DOI: 10.1002/anie.201912101
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201912101
20. Nano Energy: 界面吸附工程助力高性能鋰金屬負極
抑制鋰枝晶在碳酸酯電解液中的生長是開發高壓鋰金屬電池的重大挑戰。界面層與金屬鋰之間的吸附作用在控制鋰生長中的作用常常被忽略。在本文中，美國哥倫比亞大學的Yuan Yang和清華大學的Yuanhua Lin等通過相場模擬發現吸附能對鋰枝晶的生長有著重大影響，并且他們通過DFT計算發現LiAl界面層與金屬鋰負極之間有著強烈的吸附作用。
研究人員基于上述理論研究結果，通過簡單的溶液方法在金屬鋰負極表面構筑了一層共型的LiAl納米結構界面層。在這種界面層的作用下，Li/Li對稱電池能夠在5 mA/cm2的電流密度下保持較低的極化（170 mV）超過1100周。對于全電池體系來說，LiAl合金界面層將Li/NCM111全電池在1C下循環120周的容量保持率從59.8%提高至88.7%。該研究為開發高壓高比能鋰金屬電池提供了新的理論與方法。
Bingqing Xu, Yuanhua Lin, Yuan Yang et al, Engineering Interfacial Adhesion for High-performance Lithium Metal Anode, Nano Energy, 2019
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104242
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519309498?dgcid=rss_sd_all#!
21. ACS NANO: Cu15Si4納米線作為非晶Si沉積的基質助力高容量鋰離子電池負極
利默里克大學Kevin M. Ryan等人把金屬銅基板上高密度生長的硅化銅（Cu15Si4）納米線（NWs）用作非晶硅（aSi）沉積的納米結構支架，與平面基板相比，導電性Cu15Si4 NW支架可提供更大的表面積，并能夠制備由納米結構活性材料組成的高容量鋰離子負極。
形成方法涉及兩步過程，其中通過溶劑氣相生長（SVG）方法從Cu基板合成Cu15Si4納米線，然后進行aSi的等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）。對最終無粘結劑的材料進行半電池和全電池（對于LCO）研究，半電池中，200個循環后放電容量大于2000 mAh g-1。在5C下的半電池和全電池分別高達1367 mAh g-1和1520 mAh g-1的容量。
Killian Stokes, Hugh Geaney, Martin Sheehan, Dana Borsa, Kevin M. Ryan, Copper Silicide Nanowires as Hosts for Amorphous Si Deposition as a Route to Produce High Capacity Lithium-ion Battery Anodes, ACS Nano, 2019.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b03664
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b03664
22. ACS Energy Lett.: 親鋰的3D多孔CuZn集流體穩定鋰沉積助力鋰金屬電池
在電池充電和放電過程中，由于鋰沉積不均勻而形成的鋰枝晶限制了鋰金屬作為負極材料的潛在用途。浙江工業大學Yiping Tang和阿貢國家實驗室陸俊等人報道了一種新型的親鋰3D多孔CuZn集流體的合成，該材料可減輕枝晶形成并實現鋰負極的高穩定性。
計算和原位實驗表明，與常見的Cu金屬集流體相反，在市售黃銅中發現的銅鋅（CuZn）合金具有親鋰性，并促進了均勻的Li沉積。應用簡便的脫合金方法可在黃銅板上提供足夠的鋰沉積和體積膨脹空間，發現在這些3D多孔CuZn集流體的框架中殘留的CuZn合金誘導均勻的Li沉積并穩定Li枝晶的生長。最佳的集流體是在脫合金2小時（2h-3D CuZn）之后發生的，并在0.5 mA cm-2下1000 h內平穩運行，并在高電流密度下具有改進的庫侖效率。
Duo Zhang, Duo Zhang, Alvin Dai, Min Wu, Kang Shen, Teng Xiao, Guangya Hou, Jun Lu, Yiping Tang, Lithiophilic 3D Porous CuZn Current Collector for Stable Lithium-Metal Batteries, ACS Energy Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b01987
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b01987
23. ACS Energy Lett.: 揭示常規層狀氧化物正極中的陽離子和陰離子氧化還原反應
人們對高能鋰離子電池的興趣日益濃厚，引發了在高電位運行期間明晰電池正極反應機理的需求。但是，反應機理通常涉及過渡金屬和氧的活性，這些活性仍然難以捉摸。勞倫斯伯克利國家實驗室Wei Tong和楊萬里等人對LiNiO2幾乎完全脫鋰的陽離子和陰離子氧化還原機理進行全面研究。
選擇純LiNiO2消除了多種過渡金屬的復雜性。使用組合的X射線吸收光譜法，共振非彈性X射線散射法和操作差分電化學質譜法，弄清了主體和表面的過渡金屬的氧化還原反應，可逆的晶格氧氧化還原以及不可逆的氧釋放與表面反應。這些發現將引起人們對層狀氧化物中不同類型的氧活度和金屬-氧相互作用的關注，這對于提高高容量和長循環性能的富鎳層狀氧化物正極的發展至關重要。
Ning Li, Shawn Sallis, Joseph K. Papp, James Wei, Bryan D. McCloskey, Wanli Yang, Wei Tong, Unraveling the Cationic and Anionic Redox Reactions in Conventional Layered Oxide Cathode, ACS Energy Letters, 2019.
DOI:10.1021/acsenergylett.9b02147
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b02147
24. Angew: 共軛鄰苯二酸銅骨架電極用于超級電容器
天津大學陳龍和上海科技大學Yanhang Ma等人在銅-雙（二羥基）配位幾何結構中使用D2對稱的氧化還原-活性配體，制備了一種新的基于共軛兒茶酸銅（II）的金屬有機骨架（即Cu-DBC）。π-d共軛骨架表現出典型的半導體行為，在室溫下具有約1.0 S m-1的高電導率。
得益于良好電導率和出色的氧化還原可逆性，Cu-DBC電極具有優異的電容器性能，在0.2 A g-1的放電速率下，質量電容高達479 F g-1。此外，Cu-DBC的對稱固態超級電容器具有高面積電容（879 mF cm-2）和體積電容（22 F cm-3），以及良好的倍率能力。
Jingjuan Liu, Yi Zhou, Zhen Xie, Yang Li, Yunpeng Liu, Jie Sun, Yanhang Ma, Osamu Terasaki, Long Chen, Conjugated Copper‐Catecholate Framework Electrodes for Efficient Energy Storage, Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201912642
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201912642
25. EnSM: 具有超長循環壽命和超平電壓平臺的中性Ag-Zn電池
一個多世紀以來，堿性銀鋅電池一直存在循環穩定性差的問題，但是一直到目前為止一直缺乏全面的改進方案。在本文中，香港城市大學的支春義教授團隊報道了一種與傳統堿性條件不同的中性Ag-Zn電池，這種電池能夠同時解決正極溶解問題和負極枝晶生長。
該電池以電池負離子鹵化物作為正極充電反應的載流子，使兩相轉變過程具有超平坦的放電電壓平臺。與傳統的堿性銀鋅電池（小于100次）相比，該電池的循環壽命史無前例地延長至1300次。該工作不僅解決了Ag-Zn電池的長期循環穩定性問題，而且可以作為一個模型系統將溫和的電解質和陰離子充電載體引入到其它水性電池系統中以提高電池的性能。
Guojin Liang, Chunyi Zhi et al, Commencing mild Ag-Zn batteries with long-term stability and ultra-flat voltage platform, Energy Storage Matrials, 2019
DOI: 10.1016/j.ensm.2019.10.028
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S240582971931030X?dgcid=rss_sd_all#!
26. Nano Energy: 原位探測多孔電極中的離子傳輸與電子傳導
采用厚而致密的電極能夠有效提升電池的能量密度。然而，在厚電極中離子和電子的傳輸會受到一定程度的阻礙，這又會反過來降低電極的可用容量進而限制電池的能量密度。因此，要想發展基于厚電極的高比能電池就必須對其內部的離子電子傳輸進行更加深入的認識。但是，到目前為止還沒有實驗手段能夠對充放電過程中電極內部載流子傳輸的動力學過程進行表征。
在本文中，馬里蘭大學的王春生教授團隊利用三電極體系首次對厚多孔電極中離子和電子傳輸造成的電壓降進行了測量。他們的測量結果表明，多孔厚電極在高倍率下的容量損失與離子和電子輸運電位降都有很大關系。離子和電子輸運引起的電位下降會影響電極中活性物質的化學勢，而且不同活性物質的容量損失對電極中的離子和電子缺陷表現出不同的敏感性。
Singyuk Hou, Chunsheng Wang et al, Operando Probing Ion and Electron Transport in Porous Electrodes, Nano Energy, 2019
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104254
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519309619?dgcid=rss_sd_all
27. ACS Energy Letters: 非連續亞納米Pd膜保護碳電極缺陷提高Li–O2循環穩定性
非質子型Li-O2電池具有高于鋰離子電池5-10倍的理論能量密度（3600 Wh/kg）。基于特色的“呼吸”型工作方式和極高的儲能能力，非質子型Li-O2電池被譽為電動汽車乃至整個儲能領域的有力接班人之一。然而，高的充電過電位和較差的循環穩定性導致了較差的往返效率和電池故障，限制了鋰-氧(Li-O2)電池的實際應用。許多類型的電催化劑已被探索用于促進析氧反應(OER)，然而，即使使用了催化劑，由于碳電極(尤其是缺陷)容易發生副反應，仍然很難達到穩定的運行。為了獲得較高的穩定性和循環效率，需要合理設計OER催化劑和穩定的碳電極。
近日，南京工業大學霍峰蔚教授和美國阿貢國家實驗室Khalil Amine和陸俊研究員采用濕法浸漬化學方法，在碳表面形成一層薄薄的鈀納米粒子，這種在碳缺陷部位的涂覆催化劑涂層的策略在很大程度上抑制了碳電極的副反應，同時，鈀膜作為電催化劑，降低了OER反應的過電位，這種新穎的設計顯著提高了電池的整體效率，延長了鋰氧電池的循環壽命。
Tao Zhang, Binghua Zou, Xuanxuan Bi, Matthew Li, Jianguo Wen, Fengwei Huo, Khalil Amine, Jun Lu. Selective Growth of a Discontinuous Subnanometer Pd Film on Carbon Defects for Li–O2 Batteries. ACS Energy Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02202
http://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b02202
28. EnSM: 具有可調控正電荷網絡的非對稱正極薄膜助力高穩定性Li-S電池
硫載量高于4 mg/cm2的自支撐正極對于鋰硫電池的實際應用十分關鍵。然而，在厚電極中鋰離子的擴散動力學十分緩慢而且多硫化物的穿梭效應也很嚴重，這會進一步導致電池容量下降和倍率性能不佳。在本文中，華為公司的Yangxing Li和阿卜杜拉國王科技大學的Zhiping Lai等采用簡單的相分離手段并結合陽離子交聯策略制備了一種具有可調正電荷網絡的鋰硫電池正極薄膜。
這種具有高比表面的柔性正極薄膜具有梯度分布的孔結構，其表面的篩選層負載在一個較厚的多孔基底上。這樣的雙層硫宿主能夠有效抑制鋰硫電池中多硫化物的穿梭效應。同時，后續交聯過程形成的正電荷網絡能夠有效吸附電解液中的Sn2-陰離子并顯著改善離子傳輸動力學。研究人員還通過進一步調整陽離子網絡加快了氧化還原反應動力學。因此，即便在高達9.1 mg/cm2的高硫載量條件下這種正極薄膜也能夠在長期循環過程中實現高達8.1 mAh/cm2的高容量。
Dong Guo, Yangxing Li, Zhiping Lai et al, Asymmetric Cathode Membrane with Tunable Positive Charge Networks for Highly Stable Li–S Batteries, Energy Storage Materials, 2019
DOI: 10.1016/j.ensm.2019.11.002
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829719310372?dgcid=rss_sd_all#!
29. AEM: 石墨烯支撐的MoN雙功能界面層助力高性能Li-S電池
合理設計多硫化物的屏障對于實現高性能Li-S電池來說至關重要。在之前的研究中，很多具有吸附性的材料被用做吸附劑界面層來消除多硫化物的穿梭效應。然而，Li2S很容易在界面層上發生氧化從而導致活性物質的損失并阻塞離子傳導。在本文中，哈工大的Lishuang Fan和Naiqing Zhang等在隔膜與C-S復合電極之間設計了一層由MoN和石墨烯構成的界面層。這種界面層不僅能夠通過形成Mo-S鍵來錨定多硫化物而且還能夠加速Li2S的分解。
研究人員對其促進Li2S分解的機理進行了研究，發現這種界面層首先經過之前報道過的共價活化機制來催化Li-S鍵的裂解，然后再促進新生成的Li+的遷移。因此，應用了這種雙功能界面層的C-S復合正極在長達1500周的循環過程中平均每周容量衰減只有0.023%且電壓極化都沒發生太大變化。該工作的材料和策略在不損害正極性能的情況下為發展多硫化物抑制界面層打開了一扇新的大門。
Da Tian, Lishuang Fan, Naiqing Zhang et al, MoN Supported on Graphene as a Bifunctional Interlayer for Advanced Li‐S Batteries, Advanced Energy Materials, 2019
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201901940?af=R
30. AM: 珍珠賦予靈感！珍珠仿生隔膜涂層實現耐沖擊鋰離子電池！
目前產業界通常在微孔聚烯烴隔膜上涂覆陶瓷納米顆粒以提高隔膜強度。然而，由于陶瓷納米顆粒在本質上也是易碎的，這種方法在外界沖擊下仍然存在這隔膜破裂導致短路的風險。在本文中，中國科學技術大學的Yong Ni, Hongbin Yao 和俞書宏等從珍珠中受到啟發，發展了一種類珍珠隔膜涂層來提高鋰離子電池的耐沖擊性。
與傳統無機涂層中隨機排布的陶瓷納米結構層不同，這種具有高離子電導性的多孔涂層由有序排布的珍珠文石板片構成。這種類珍珠涂層可以通過將劇烈的局部應力轉化為文石片滑動導致的較低且更均勻的應力來維持外部沖擊。應用這種涂層的軟包鋰離子電池在外部沖擊下表現出良好的循環穩定性，這與使用商用陶瓷納米顆粒涂層隔膜的軟包鋰電池的快速短路形成鮮明對比。
Yonghui Song, Yong Ni, Hongbin Yao, Shuhong Yu et al, A Nacre‐Inspired Separator Coating for Impact‐Tolerant Lithium Batteries, Advanced Materials, 2019
DOI: 10.1002/adma.201905711
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201905711?af=R
31. ACS Energy Letters: 鋰離子在超濃LiPF6/LiBF4-PC(碳酸丙烯酯)電解液中的運輸
鋰離子電池用超濃電解液在克服傳統低濃度碳酸酯電解液某些局限性的同時，也帶來了諸如電導率下降等新挑戰。在本文中，加利福尼亞大學的Kristin A. Persson等采用分子動力學模擬并結合擴散和停留時間分析等手段研究了在濃度為1-3M的碳酸丙烯酯電解液中電解質鹽LiPF6和LiBF4的主要傳輸模式。
他們發現，在所研究的所有濃度下由于周圍碳酸丙烯酯溶劑化層的存在， Li+擴散模式是機動擴散和結構擴散的混合，并且在超濃狀態下結構擴散所占比重有少許增加。此外，研究人員發現，隨著鹽濃度的增加，與PF6-陰離子相關聯的Li+離子以越來越機動的方式移動，而與BF4-陰離子相關聯的Li+離子以越來越結構化的方式移動。
Julian Self, Kristin A. Persson et al, Transport in Superconcentrated LiPF6 and LiBF4/Propylene Carbonate Electrolytes, ACS Energy Letters, 2019
DOI：10.1021/acsenergylett.9b02118
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02118
32. EnSM綜述：雙離子電池—一類新興的可替代充電電池
近年來，基于不同化學成分組合的雙離子電池（DIB）作為一類新興的儲能系統而備受關注。傳統的DIB采用石墨作為電極，有機溶劑和鋰鹽的組合作為電解質。這種電池構造具有高工作電壓（>4.5V vs.Li/Li+）、潛在的高能量密度、高安全性和低成本等不可比擬的優勢。
但是，同時也存在著插層型石墨電極容量有限、大陰離子插層危及循環穩定性、溶劑共嵌入和高壓下電解質分解等問題。在本文中，作者對近年來雙離子電池的研究進展進行了概括總結，并重點指出目前正、負電極和電解液的研究中存在的挑戰。
Yiming Sui, Guozhong Cao et al, Dual-Ion Batteries: the emerging alternative rechargeable batteries, Energy Storage Materials, 2019
DOI: 10.1016/j.ensm.2019.11.003
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829719310384?dgcid=rss_sd_all#!
33. Nano Letters: 天然空隙空間實現硅基負極最大體積容量
體積能量密度被視為發展新一代高比能電池的關鍵因素之一。雖然體積能量密度這一指標如此重要，但有關提升體積能量密度的工作還比較少。硅基材料憑借其高理論比容量而被視為新一代鋰離子電池的負極材料。然而，硅基負極在電化學循環過程中巨大的體積膨脹限制了其體積比容量的提升，這也成為發展高載量硅基負極的瓶頸。在本文中，韓國蔚山科技研究所的Jungki Ryu和Hyun-Wook Lee等利用多孔硅模板中的天然內部孔隙有效緩解了重復充放電過程中的體積膨脹。
由于原位透射電子顯微鏡分析可以精確測定硅的膨脹率因此為尋找硅/石墨復合材料的最佳含量提供了分析模型。他們發現天然空隙中的硅的內孔有效容納了體積膨脹，使硅的負載量可以突破傳統的13-14%而高達42%。因此，該工作所設計的硅負極可以提供978mAh/cm3的容量。這種利用天然豐富的模板輔助材料抑制體積膨脹的策略為高容量電池的高性價比制造開辟了新的途徑。
Su Jeong Yeom, Junki Ryu, Hyun-Wook Lee et al, Native Void Space for Maximum Volumetric Capacity in Silicon-Based Anodes, Nano Letters, 2019
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b03583
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b03583
34. Nano Energy: 條條大路通羅馬—不同堆積方式SnS2的鈉化
二維材料的結構對稱性變化對其與堿金屬離子的反應過程和動力學有重要影響。在本文中，上海大學的Qianqian Li與燕山大學的Hongtao Wang等以不同結構對稱性的SnS2為研究對象，采用原位透射電子顯微鏡和X射線光電子能譜技術并結合第一性原理計算對鈉離子電池中的相轉變途徑和離子擴散進行了比較研究。
他們發現當鈉離子完全占據所有Oh位后不同堆積方式的SnS2表現出不同的中間相：三方相SnS2為AA1 NaSnS2，六方相SnS2為AB1 NaSnS2。而接下來的轉化/合金化反應過程則相對相似:AA1/AB1 NaSnS2從SnS2的Td位點開始依次過渡到SnS、beta-Sn和Na15Sn4相。在隨后的循環中，SnS、Na15Sn4和Na2Sm（2<m<8）之間發生可逆反應。本文的工作對不同對稱性的二維材料的離子擴散和電化學反應機理進行了深入研究，這為高比能二維電極材料的設計提供了一定的指導。
Zhongtao Ma, Qianqian Li, Hongtao Wang et al, All Roads Lead to Rome: Sodiation of Different-stacked SnS2, Nano Energy, 2019
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104276
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519309838?dgcid=rss_sd_all#!
35. Nano Energy：分子偶聯電沉積制備三維分層電極助力高性能柔性超級電容器
柔性固態超級電容器（FSSC）由于具有高能量/功率密度、優異的柔韌性、良好的兼容性和良好的安全性等優點而被視為最有前途的便攜電子器件的能源器件之一。然而，由于器件的結構和形狀變形而導致的性能下降嚴重限制了其實際應用。在本文中，廣東工業大學的Xihong Zu與Guobin Yi以及佐治亞理工的Yulin Deng 等報道了一種基于3D-Co3O4納米線@MnO2-PPy混合納米片電極的高性能柔性固態超級電容器。他們通過在碳纖維上垂直生長Co3O4納米線形成三維骨架，提高了贗電容材料的比表面積和質量負載。
更重要的是，這種電極設計也有助于避免電池或電極在彎曲、折疊或扭曲時發生結構畸變。此外，在Co3O4納米線上生長的MnO2-PPy納米片具有超高的比表面積、快速的電子/離子輸運能力和較高的活性材料利用率。這種柔性固態超級電容器在0.5A/g的電流密的比電容高達215F/g。經過1000次彎曲和扭轉循環后，這種超級電容器仍然能夠實現高達41.3 Wh/kg的能量密度和4348 W/kg的功率密度且電容保持率高達93%。這說明其在便攜式電子領域具有巨大的應用潛力。
Weizhao Li, Xihong Zu, Guobin Yi, Yulin Deng et al, Mechanically robust 3D hierarchical electrode via one-step electro-codeposition towards molecular coupling for high-performance flexible supercapacitors, Nano Energy, 2019
DOI：10.1016/j.nanoen.2019.104275
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519309826?dgcid=rss_sd_all#!
36. EnSM: 高效、快速、可逆多電子反應的Na3MnTi(PO4)3用于鈉離子電池正極材料
具有鈉離子超導結構的Na3MnTi(PO4)3憑借其環境友好和低成本等優勢而備受矚目。然而，Na3MnTi(PO4)3正極存在著庫倫效率低、電子電導性差以及比容量有限等問題。為了解決上述問題，中南大學的Zhian Zhang和南開大學的Lifang Jiao等人合成了具有導電碳包覆層的互穿石墨烯封裝的Na3MnTi(PO4)3粒子（rGO@NMTP-C）。
研究人員通過調控截止電壓在該材料上實現了三電子反應。他們通過GITT和EIS測試發現Ti3+/Ti4+電對使得材料整體反應動力學加快，這也使得其庫倫效率從不足96%提升到了100%。這種rGO@NMTP-C復合材料在高達50C的大倍率下容量仍能保持92.4mAh/g,在20C下循環3500周后的容量保持率高達74.5%。該材料的發展為實現高容量高比能鈉離子全電池開辟了新的道路。
Huangxu Li, Zhian Zhang, Lifang Jiao et al, Highly Efficient, Fast and Reversible Multi-electron Reaction of Na3MnTi(PO4)3 Cathode for Sodium-Ion Batteries, Energy Storage Materials, 2019
DOI：10.1016/j.ensm.2019.11.004
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829719310396?dgcid=rss_sd_all#!
