電池周刊20190429-0505目錄：

一：鋰/鈉/鉀/鋅離子電池

二：固態電解質

三：堿金屬負極

四：其他

一：鋰/鈉/鉀/鋅離子電池

20190424 中科院EES：光亮劑啟發的多功能界面助力水系鋅負極

中科院崔光磊和Jingwen Zhao團隊由聚酰胺(PA)和三氟甲磺酸鋅Zn(TfO)₂構建了“光亮劑”聚酰胺涂層，并作為水系鋅負極的多功能聚合物界面。這種人工PA層具有獨特的氫鍵網絡和與金屬離子強烈配合的能力，作為固態光亮劑提高了成核勢壘并限制Zn²⁺ 2D擴散，協調了Zn²⁺遷移和均勻成核，有效地調節水系Zn沉積行為，重要的是，作為將活性Zn與大量電解質隔離的緩沖層，該界面還抑制游離水/O₂引起的腐蝕和鈍化。通過這種協同效應，聚合物改性的Zn負極在10 mAh cm^-2的高面積容量下產生可逆的、無枝晶的電鍍/剝離。與裸Zn相比，在0.5 mA cm^-2的電流密度下運行壽命（超過8000 h）提高了60倍。與MnO₂正極配對的全電池在1000次循環后有88％的容量保持率，庫侖效率（CE）高于99％。

Zhiming Zhao, Jingwen Zhao, Zhenglin Hu, Jiedong Li, Jiajia Li, Yaojian Zhang, Cheng Wang, Guanglei Cui, Long-life and Deeply Rechargeable Aqueous Zn Anodes Enabled by Multifunctional Brightener-Inspired Interphase. Energy Environmental Science, 2019.

DOI: 10.1039/C9EE00596J

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00596j#!divAbstract

20190429 Nature Commun.：可持續性的電池設計用于完全可回收的鈉離子電池

為了實現可行的鈉離子電池NIB的可回收性和的可持續性，美國阿貢國家實驗室盧俊、澳大利亞格里菲斯大學張山青和廣東工業大學Zhan Lin團隊設計了一種完全可回收的可充電鈉離子電池，其中是使用的是雙極電極結構而不是單極電極結構：正極Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP)和負極材料涂覆在共用集流體鋁箔的兩側。Al箔使得雙極電極結構能夠受益于不發生合金化反應的Na和Al，通過堿處理容易從廢NIB中收集電極材料。因此，超過98.0％的廢NIB固體組分被回收而沒有釋放有毒廢物，其中：高價值的NVP被分離和收集，回收率為100％，元素鋁的回收率為~99.1％。通過簡單地直接再生工藝處理的NVP在新的NIB中重復使用并且表現出優異的電化學性能。因此，采用這種用于NIB的雙極電極結構賦予NVP材料閉環可持續性。

Tiefeng Liu, Yaping Zhang, Chao Chen, Zhan Lin, Shanqing Zhang & Jun Lu, Sustainability-inspired cell design for a fully recyclable sodium ion battery. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09933-0

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09933-0

20190429 Angew.綜述：鋰離子電池高能正極材料的研究進展

通過增加電池電壓和穩定容量是開發下一代鋰可充電電池新型正極材料的最佳方式，為實現這一目標，了解材料的原理并認識到最先進的正極材料所面臨的問題是必不可少的先決條件。韓國東國大學Yong-Mook Kang和成均館大學Won-Sub Yoon團隊討論了可用于制造下一代鋰離子電池的各種高能正極材料，包括高鎳和富鋰層狀氧化物材料、高壓尖晶石氧化物、聚陰離子氧化物、陽離子無序巖鹽氧化物和轉化機理材料，對這些材料一般反應和降解機制以及相應各自缺點的主要挑戰和策略。

Wontae Lee, Shoaib Muhammad, Chernov Sergey, Hayeon Lee, Jaesang Yoon, Y. M. Kang, Won-Sub Yoon, Advances in the Cathode Materials for Making a Breakthrough in the Li Rechargeable Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201902359

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902359

20190429 Angew.：蘇州大學耿鳳霞二維TiO₂納米片中與尺寸無關的快離子插層

與Li離子相比，大半徑的Na和K離子在非水電解質中實現快速的氧化還原脫嵌一直是難以實現的目標。蘇州大學耿鳳霞課題組通過削弱層間相互作用并通過適當的客體強力地將層狀結構柱撐起來，以實現定制TiO₂的層間結構。相鄰薄片之間的二維通道完全對陽離子插入開放，可以實現各種陽離子的快速嵌入/脫嵌，且無論如何改變載流子的尺寸，不管采用常規的Li⁺或大半徑Na⁺和K⁺離子，該材料都表現出零應變狀態，其主體結構和層間空間無顯著變化，從而使得所有測試的陽離子儲存均具有相當的可逆容量和優異的倍率性能和循環性能。

Jinlin Yang, Xu Xiao, Wenbin Gong, Liang Zhao, Guohui Li, Kun Jiang, Renzhi Ma, Mark H. Rummeli, Feng Li, Takayoshi Sasaki, Fengxia Geng, Size‐Independent Fast Ion Intercalation in Two‐Dimensional Titania Nanosheets, Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI：10.1002/anie.201902478

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902478

20190502 AM：具有高K含量的K_xMnO₂?yH₂O納米片陣列作為K離子電池正極

由于K+嵌入/脫嵌期間，不良的K+傳輸動力學和正極材料的結構不穩定性阻礙了鉀離子電池PIB的發展。南京理工大學Hui Xia和Jing Xu團隊通過水熱法制備了具有高K含量（x> 0.7）的水鈉錳礦(K_xMnO₂?yH₂O)納米片陣列并將其作為PIB正極材料。在這種水鈉錳礦中，中間層中足夠的K⁺離子和超薄納米片形態使得K+離子擴散速率和材料的層狀結構穩定性得到顯著的改善，第一性原理計算解釋了水鈉錳礦中K含量對其結構穩定性的影響。通過與具有硬軟復合碳負極結合構建的全電池，進一步證明了PIB中K-水鈉錳礦正極的實際可行性。該材料在100 mA g^-1的電流密度下具有約134 mAh g-1超高可逆的比容量，優異的倍率（1000 mA g^-1時77 mAh g-1）和出色的循環穩定性（在1000 mA g下1000次循環后容量保持率為80.5％）。

Baowei Lin, Xiaohui Zhu, Lingzhe Fang, Xinyi Liu, Shuang Li, Teng Zhai, Liang Xue, Qiubo Guo, Jing Xu, Hui Xia, Birnessite Nanosheet Arrays with High K Content as a High‐Capacity and Ultrastable Cathode for K‐Ion Batteries, Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201900060

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900060

20190503 Angew.：獨特的蛋黃核殼結構硅負極用于鋰離子全電池

鋰化導致大的體積膨脹致使較差的循環穩定性是Si基負極的關鍵問題。格里菲斯大學趙惠軍課題組報道了一種具有剛性碳涂層SiO₂外殼（C/SiO₂雙殼）以限制內部多個Si 納米粒子（蛋黃）和嵌入Fe₂O₃ 納米顆粒的CNT，該蛋黃核殼結構復合Si負極材料具有非常高的振實密度和優異的導電性。具體可歸因于微球內有多個Si蛋黃，Fe₂O₃納米顆粒嵌入的柔性CNT網絡填充在微球中作為導電“高速公路”，橋接內部Si-蛋黃和外部C/SiO₂雙殼之間的空隙，從而能夠有效地提高整體電導率和振實密度。半電池可在450個循環后實現3.6 mAh cm^-2的高面積容量和95％的可逆容量保持率。與富Li的Li₂V₂O₅正極構建的全電池在300次循環后可實現260 mAh g^-1的高可逆容量。

Lei Zhang, Chengrui Wang, Yuhai Dou, Ningyan Cheng, Dandan Cui, Yi Du, Porun Liu, Mohammad Al-Mamun, Shanqing Zhang, Huijun Zhao, A unique yolk‐shell structured silicon anode with superior conductivity and high tap density for full Li‐ion batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201903709

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201903709

20190502 Angew.綜述：釩基水系鋅離子電池的設計策略

近年來，各種釩基化合物由于其低成本和高理論容量而被廣泛開發用作水系鋅離子電池（ZIB）的正極材料，且在基于釩基正極的ZIB中觀察到不同的能量存儲機制。南開大學牛志強課題組對ZIB中各種釩基正極的儲能機制和結構特征進行了綜合概述，討論了改善釩基正極電化學性能的策略，包括金屬離子的插入，結構水的調整，導電添加劑的選擇和電解質的優化。最后，還提供了有關新型釩基電極材料設計的潛在方向的見解。

Fang Wan, Zhiqiang Niu, Design Strategies of Vanadium‐based Aqueous Zinc‐Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201903941

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201903941

20190502 EES：多陰離子和陽離子化合物-新型高熵材料用于鋰離子電池

德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）Qingsong Wang、Horst Hahn和Ben Breitung團隊報道了多陰離子和多陽離子的高熵鹵氧化物在電化學儲能中的應用。使用最新設計的基于多陽離子過渡金屬的高熵氧化物（只有氧離子占據陰離子部位）作為前體，引入另外的LiF或NaCl作為反應物，通過簡單的機械化學制備多陰離子和陽離子化合物，形成鋰化或鈉化物質。

含Li且熵穩定的氟氧化物Lix(Co_0.2Cu_0.2Mg_0.2Ni_0.2Zn_0.2)OF_x顯示出3.4V的工作電位(vs. Li⁺/Li),使其能夠用作正極活性材料。考慮到晶體場理論，由于M-F鍵的強離子特性，金屬氟化物通常比氧化物具有更高的電化學勢，因此氟的摻入能夠使工作電位增加。與傳統的（非熵穩定的）氟氧化物不同，這種新材料由于熵穩定而顯示出增強的儲Li性能，從而通過前所未有的改變組成元素的方式來提升循環性能。此外，研究者也證明熵穩定的概念也適用于具有巖鹽結構的含氯氧氯化物，從而為后鋰電池技術的發展鋪平了道路。

Qingsong Wang, Abhishek Sarkar, Di Wang, Leonardo Velasco, Raheleh Azmi, Subramshu Shekar Bhattacharya, Thomas Bergfeldt, Andre Düvel, Paul Heitjans, Torsten Brezesinski, Horst Hahn, Ben Breitung, Multi-anionic and -cationic compounds: New high entropy materials for advanced Li-ion batteries . Energy Environ. Sci., 2019

DOI: 10.1039/C9EE00368A

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00368a#!divAbstract

20190501 EES：高含量晶格水的層狀氧化錳用于水系鋅離子電池

首爾國立大學Jang Wook Choi課題組報道了含有高含量結晶水（~10wt％）的層狀氧化錳作為水系鋅離子電池正極材料。層間結晶水可以有效地屏蔽Zn^{2 +}與主體骨架之間的靜電相互作用，從而促進Zn²⁺擴散，同時維持主體框架的結構穩定性，以延長循環性能。憑借這些“水”效應，該材料在100 mA g^-1下具有350 mAh g^-1的高可逆容量，以及在雙電極電池中具有良好的循環和倍率性能。DFT計算和EXAFS分析共同揭示了在Zn²⁺離子嵌入時，在過渡金屬（TM）層上形成了與水分子配位的穩定的內球Zn-絡合物，隨后形成了Zn- Mn啞鈴結構，穩定的Zn-Mn啞鈴結構在MnO₂的可持續循環和優異的倍率性能中起著重要作用。

Kwan-Woo Nam, Heejin Kim, Jin Hyeok Choi, Jang Wook Choi, Crystal water for high performance layered manganese oxide cathodes in aqueous rechargeable zinc batteries, Energy Environ. Sci., 2019

DOI: 10.1039/C9EE00718K

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00718k#!divAbstract

20190430 EES：三維多孔Ti₃C₂ Mxene與NiCoP雙金屬磷化物納米粒子結合用于鈉離子電池負極

山東大學Longwei Yin和Chengxiang Wang團隊通過溶劑熱反應和原位磷化工藝合成了具有三維互連多孔結構的Ti₃C₂ /NiCoP復合材料，其中雙金屬磷化物NiCoP納米粒子均勻嵌入三維皺褶Ti₃C₂骨架表面，而Ti₃C₂ Mxene的3D皺折多孔結構可以作為3D導電網絡，其具有豐富的開孔和大表面積，能夠提供3D導電和無阻塞通道，用于快速電荷轉移和電解質儲存，并使電極和電解質之間完全緊密接觸。獨特的Mxene結構可以有效地緩解體積膨脹并防止Na+插入/脫插過程中NiCoP納米顆粒的聚集和粉碎。NiCoP雙金屬磷化物具有更豐富的氧化還原反應位點，更高的電導率和低的電荷轉移阻抗。具有高結構穩定性和電化學活性的NiCoP和Mxene Ti₃C₂組分之間的協同效應導致優異的電化學性能，在電流密度為1 A g^-1下持續2000個循環后保持261.7mA h g^-1的比容量。

Long-Wei Yin, Danyang Zhao, Ruizheng Zhao, Shihua Dong, Xianguang Miao, Zhiwei Zhang, Chengxiang Wang, Alkali-Induced 3D Crinkled Porous Ti3C2 Mxene Architectures Coupled with NiCoP Bimetallic Phosphide Nanoparticles as Anodes for High-Performance Sodium-Ion Batteries, Energy Environ. Sci., 2019

DOI: 10.1039/C9EE00308H

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00308h#!divAbstract

20190426 EES：可充電超高容量的碲-鋁電池

鋁離子電池（AIB）是具有高能價比的理想電池，北京科技大學Shuqiang Jiao、Mingyong Wang和北京理工大學Wei-Li Song、Hao-Sen Chen團隊使用Te納米線（TeNWs）來制備具有超高容量的Te-Al電池（TAB），因為在硫屬元素中Te本質上導電性更高（~2×10^-4 S m^-1）并保持超高的理論比容量（~1260.27 mAh g^-1和~1.5 V的放電電壓平臺）。Te電極的衰退機制由兩個主要過程引起，Te的化學溶解和在電化學過程中的化合物轉化（穿梭效應），為抑制容量衰減和促進Te電極中的可再充電能力，研究者引入了功能性rGO納米片和官能化SWCNT分別用于改性Te NW電極和隔膜，基本上抑制了由可溶性碲氯鋁酸鹽化合物誘導的意外穿梭效應。最終，合理設計的AIB能夠在0.5和1.0 A g^-1電流密度下分別提供1026和734 mAh g^-1的超高比容量以及初始1.4 V放電電壓，與記錄的AIB中實現的記錄設置能量密度相比具有很強的競爭力，具有相當大的可充電能力。

Xuefeng Zhang, Shuqiang Jiao, Jiguo Tu, Weili Song, Xiang Xiao, Shijie Li,  Mingyong Wang, Haiping Lei, Donghua Tian, Hao-Sen Chen, Daining Fang, Rechargeable Ultrahigh-capacity Tellurium-Aluminum Batteries, Energy Environ. Sci., 2019

DOI: 10.1039/C9EE00862D

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00862d#!divAbstract

二：固態電解質

20190411 iScience：基于純離子液體電解質的無金屬電池

金屬或金屬離子基電池具有枝晶生長、固體電解質界面損壞和安全問題。鑒于此，武漢大學宋智平和詹暉團隊在由有機正/負極和純離子液體電解質組成的全有機電池中探索了除金屬離子之外的有機陽離子的脫嵌。研究者首次發現n型有機電極材料在帶有有機陽離子(C+)的離子液體中展示出獨特的氧化還原可逆性，從而通過n型有機負極、p型有機正極和純離子液體電解質實現了一種新型的、完全無金屬且無溶劑的電池結構。其中，離子液體單獨用作電解質并充當陽離子/陰離子的供應商。該電池與先前報道的電池的不同之處在于實現真正的無金屬特性和基于有機陽離子的氧化還原反應。

優勢：純離子液體電解質使電池本身非常安全，而無溶劑電解質與全有機電極的設計很好地解決了溶劑化效應和溶劑與電極之間相互作用所產生的問題，并進一步提供了一種可能改善能量密度的新策略。此外，無金屬特性增強了電池的可持續性和環境友好性，并簡化了電池處理。

這種無金屬且無溶劑的概念通過聚酰亞胺（PI5）負極、PTPAn正極和EMITFSI電解質組成的全電池證明。該全電池表現出超快的反應動力學，容量接近理論值，循環壽命超過5000次，倍率能力可達200C，且實現了顯著的低溫性能，具有獨特的溫度適應性和在寬溫度范圍操作的廣闊應用。

Jian Qin, Qing Lan, Ning Liu, Fang Men, Xin Wang, Zhiping Song, Hui Zhan, A Metal-free Battery with Pure Ionic Liquid Electrolyte, iScience, 2019.

DOI: 10.1016/j.isci.2019.04.010

https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30107-5

20190503 EES綜述：電解質填充MOF膜作為離子篩用于可充電電池

由于具有固有的有序多孔結構，MOF被認為是改進可充電電池的隔膜/電解質系統有前途的材料。南京大學周豪慎課題組利用從最近報道中收集的信息，分析和討論了基于MOF的膜對離子傳輸的影響。模擬計算和實驗結果表明，液體電解質填充的MOF膜有助于引導Li離子鍍層的均勻性，抑制Li枝晶的生長。同時也對關于MOF基膜在鋰金屬電池和鋰離子電池系統中的應用的最新研究成果進行了概述。當基于MOF的膜用作隔膜時，不僅可以成功地抑制電化學中間產物的穿梭效應，以實現Li-S電池的長循環壽命，而且還可以開發出具有優異電化學性能的雙介質策略用于Li-O₂電池和高壓鋰離子電池的混合電解質系統。此外，基于在可再充電鋰電池中獲得的進展，研究者合理地提出了基于MOF的膜在Na-金屬電池、有機氧化還原液流電池和液體-負極電池中用作離子篩的潛力。最后，從實際應用的角度提供了關于用MOF膜構造可充電電池的若干建議。

Yibo He, Yu Qiao, Zhi Chang, HaoShen Zhou, The Potential of Electrolyte Filled MOF Membrane as Ionic Sieve in Rechargeable Batteries. Energy Environ. Sci., 2019

DOI: 10.1039/C8EE03651A

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c8ee03651a#!divAbstract

20190503 AEM：以Li_6.4Ga_0.2La₃Zr₂O₁₂為引發劑和離子導電劑的原位阻燃凝膠聚合物電解質

基于聚（偏二氟乙烯-六氟丙烯）（PVDF-HFP）的凝膠聚合物電解質被視為解決液態電解質易燃問題的最優選擇。然而，目前所報道的凝膠聚合物電解質中含有大量的液態成分因而不夠安全。上海硅酸鹽研究所溫兆銀團隊以以Li_6.4Ga_0.2La₃Zr₂O₁₂為引發劑和離子導電劑通過簡單的原位交聯反應設計并合成了防火的PVDF-HFP基凝膠聚合物電解質。該凝膠聚合物室溫下離子電導率高達1.84×10^-3S/cm且電化學穩定窗口寬至4.75V。此外，這種凝膠聚合物電解質與金屬鋰負極表現出良好的相容性，由其組裝的鋰電池在剪切與彎曲測試中均表現出卓越的安全性。此外，該鋰電池在0.5C倍率下循環300周后的容量保持率高達94.08%且庫倫效率高達98%。

Dong Xu, Zhaoyin Wen et al, In Situ Generated Fireproof Gel Polymer Electrolyte with Li6.4Ga0.2La3Zr2O12 As Initiator and Ion‐Conductive Filler, Advanced Energy Materials, 2019

DOI: 10.1002/aenm.201900611

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900611

20190424 AEM：高硬度、鋰金屬相容的無機-有機雙網絡溶劑化離子凝膠

離子凝膠憑借其不燃性、高熱穩定性以及寬電化學穩定窗口而被視為安全鋰離子電池的最佳電解質選擇。基于傳統離子液體的離子凝膠面臨著機械性能差、鋰離子遷移數低等問題。華中科技大學胡先羅教授團隊通過非水解溶膠凝膠與原位聚合的方法設計了一種基于無機-有機雙網絡的新型溶劑化離子凝膠電解質（SIGE）。這種新型SIGE電解質硬度很高，鋰離子遷移數高達0.43且與金屬鋰負極具有很高的界面相容性。使用SIGE電解質的Li-LiFePO₄全電池循環500周后的容量保持率高達95.2%且平均庫倫效率超過99.8%。此外，基于SIGE電解質的NCM811-Li全電池的效率也遠超之前文獻中報道過的固態或準固態電池。

Le Yu, Xianluo Hu et al, Highly Tough, Li‐Metal Compatible Organic–Inorganic Double‐Network Solvate Ionogel, Advanced Energy Materials,2019

DOI: 10.1002/aenm.201900257

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900257

20190502 ESM：彈性陣列LLZO納米纖維電解質用于固態鋰金屬電池

陶瓷LLZO憑借其高離子電導率和良好的熱穩定性等優勢而成為全固態電池最具吸引力的電解質材料，但是固態電池的電化學性能受制于電解質與金屬鋰負極之間較大的界面阻抗。東華大學丁彬研究員團隊通過將規則排列的LLZO納米纖維薄膜填充在離子導電的聚合物基質中設計了一種彈性固態電解質。這種電解質能夠提供快速連續的離子傳輸通道，因而能夠在室溫下表現出高達1.16×10^-4S/cm的離子電導率。此外，電解質的彈性表面可以很好的與金屬鋰匹配以適應重復循環過程中電極的體積變化，使鋰電鍍/剝離循環穩定在700 h以上。該方法使得制備具有高離子電導率的低成本全固態電池電解質成為可能。

Yun Zhao, Bin Ding et al, Elastic and well-aligned ceramic LLZO nanofiber based electrolytes for solid-state lithium batteries, Energy Storage Materials, 2019

DOI: 10.1016/j.ensm.2019.04.043

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S240582971930159X?dgcid=rss_sd_all#!

三：堿金屬負極

20190429 Nature Nanotech.：自平滑鋰金屬負極助力高能鋰金屬電池

盡管為穩定鋰金屬負極和防止枝晶形成做出了相當大的努力，但在實際條件下實現高能鋰金屬電池的長循環壽命仍然是非常困難的。

西北太平洋國家實驗室劉俊課題組使用胺官能化的3D中孔碳纖維為高能鋰金屬電池LMB提供穩定的Li-C負極。Li金屬與碳材料上官能團之間的強相互作用有利于均勻的Li沉積和Li在孔和空腔中的優先成核，這在循環中產生可逆的和“自平滑的”Li沉積。早期階段觀察到的粗糙電極表面逐漸平滑，這與常規的在平坦Li金屬上生成的大Li枝晶形成了對比。將該薄的Li-C負極與高鎳含量的鎳鎳錳鈷氧化物正極結合構建Li金屬全電池（單電池級），可以得到350-380 Wh kg-1（所有活性和非活性組分）的電池級能量密度和穩定的循環壽命（多于200個循環）。這些性能是在高能鋰金屬電池所需的實際條件下實現的：正極負載≥4.0 mAhcm^-2，負極與正極容量比≤2，電解質重量與正極容量比E/C≤3 gAh^-1。

 Chaojiang Niu, Huilin Pan, Wu Xu, Jie Xiao, Ji-Guang Zhang, Langli Luo, Chongmin Wang, Donghai Mei, Jiashen Meng, Xuanpeng Wang, Ziang Liu, Liqiang Mai, Jun Liu, Self-smoothing anode for achieving high-energy lithium metal batteries under realistic conditions. Nature Nanotechnology, 2019.

DOI: 10.1038/s41565-019-0427-9

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0427-9

20190430 AEM：穩定鋰金屬負極均勻高離子電導的硫化鋰保護層

構建人工固態電解質界面是解決鋰金屬負極可逆性低以及枝晶生長的重要手段，但由于當前報道的人工SEI膜穩定性不足因而其保護效果無法令人滿意。斯坦福大學崔屹教授團隊提出了一種“兼具高離子電導和均勻性”的策略來穩定SEI膜和鋰金屬負極。他們通過高溫下的簡單高效、環境友好、成本低廉的固態鋰硫蒸汽反應設計了一層硫化鋰保護層，并通過實驗手段和模擬對其電化學性能進行了研究。即便在高達5mAh/cm²的面容量下，Li-LTO全電池也能夠穩定循環超過900周而無枝晶生長。該實驗結構為理想的SEI結構與組分設計提供了全新的觀點。

Hao Chen, Yi Cui et al, Uniform High Ionic Conducting Lithium Sulfide Protection Layer for Stable Lithium Metal Anode, Advanced Energy Materials, 2019

DOI: 10.1002/aenm.201900858

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201900858

四：其他

20190430 Angew.：通過鹵化物取代提高鋰超離子的擴散率和電導率

滑鐵盧大學Linda F. Nazar課題組報道了在argyrodite Li₆PS₅Cl系列中新的富含鹵化物的固溶體相Li_6-xPS_5-xCl_1+x，并結合EIS、中子衍射、⁷Li MAS NMR和PFG NMR光譜揭示了增加Cl^-/S^2-的比值對晶格中鋰離子擴散系數有顯著的影響。在固溶體狀態極限的相Li_5.5PS_4.5Cl_1.5在298K時的Li⁺電導率最高，為9.4±0.1 mS cm^-1，比相同加工條件下制備的Li₆PS₅Cl高約4倍，且低活化能（Ea）為0.29 eV，燒結導致更高的電導率為12±0.2 mS cm^-1。⁷Li PFG NMR光譜和MAS NMR研究揭示了潛在的化學反應。由于二價S^2-被一價Cl^-取代，引起了Li⁺陽離子與周圍陰離子骨架之間的相互作用減弱，同時增加位點紊亂和更高的鋰空位數。

Parvin Adeli, J. David Bazak, Kern Ho Park, Ivan Kochetkov, Ashfia Huq, Gillian R. Goward, Linda F. Nazar, Boosting solid-state diffusivity and conductivity in lithium superionic argyrodites by halide substitution, Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201814222

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201814222

20190429 Nature Commun.：量化限制電池電極倍率性能的因素

電池的一個缺點是隨著充/放電倍率的增加，電荷存儲容量迅速下降，倍率性能與電極和電解質中的電荷/離子運動的時間尺度有關。然而，目前沒有通用的擬合模型將容量-率數據與電極/電解質的性質聯系起來。

都柏林圣三一學院Jonathan N. Coleman課題組開發了一個半經驗公式，它可以擬合容量與倍率數據，輸出三個完全描述倍率性能的參數。最重要的是與充/放電相關的時間，其可通過各種倍率限制過程通過第二等式與電極/電解質參數相關聯。將這些方程擬合到~200個數據集，得出諸如擴散系數或電解質電導率的參數，可以顯示在給定情況下哪些限速過程占主導地位，促進電池的合理設計和優化。此外，該模型預測鋰/鈉離子電池的倍率上限，產生的值與文獻中的電極一致。

Ruiyuan Tian, Sang-Hoon Park, Paul J. King, Graeme Cunningham, Jo?o Coelho, Valeria Nicolosi & Jonathan N. Coleman, Quantifying the factors limiting rate performance in battery electrodes. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09792-9

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09792-9