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| 1 | 织构调控助力实现界面稳定的可充电水系锌电池负极显示文摘水系锌电池在储能领域具有广阔的应用前景.然而,其实际应用受到锌金属负极自发腐蚀副反应和不均匀沉积行为等问题的掣肘.本文通过简单的热退火工艺,制备了(002)晶面择优的锌金属负极.一方面,由于良好的晶格匹配性,锌金属电极表面可以共形生长具有优异Zn^(2+)离子电导率(16.9 mS cm^(-1))和较低电子电导率(1.28×10^(4)Ωcm)的(001)晶面主导的碱式硫酸锌固体电解质界面层,可有效抑制金属锌的自发腐蚀等副反应,并调节金属锌的电化学沉积行为.另一方面,锌金属(002)晶面具有较低的自扩散势垒,有利于锌离子在电极表面的二维扩散,促进金属锌的平面电化学沉积.以该(002)晶面择优的锌金属电极组装的对称电池实现了在2 mA cm^(-2)和0.5 mAh cm^(-2)条件下稳定循环7000次,且过电位仅为25 mV;其与MnO_(2)正极组装全电池后可实现在10C下循环1000次,且容量保持率高达92.7%,平均库伦效率为99.9%. | 王金迪 张宝 蔡钊 詹仁明 王文宇 付林 万敏涛 肖润 欧阳涛 王莉 蒋建军 Zhi Wei Seh 李泓 孙永明 | 2022 | Science Bulletin2022，67，7： | 2 |
| 2 | 实用化复合锂负极研究进展显示文摘金属锂由于其超高理论比容量和极低电极电势,被视为下一代高比能电池理想的负极材料之一。然而,在实用化的条件下其巨大的体积膨胀及不均匀锂沉积等问题成为障碍。构建三维复合金属锂负极是调控金属锂沉积的有效方法。本文首先对实用化条件下[超薄金属锂(<50μm),较低的负极/正极面容量比(<3.0)和较低的电解液量下(<3.0 g/Ah)]金属锂的沉积脱出规律进行总结,指出复合锂负极的设计是解决金属锂负极问题的有效途径。其次,本文从骨架材料的角度出发,综述了当前实用化条件下应用纳米以及微米结构骨架的复合锂负极的研究进展。目前人们也将制备的复合锂负极逐步在实用化条件下进行评测,并应用在软包电池中取得了较好的效果。在此基础上,本文还总结了当前复合锂负极研究面临的问题,指出应该采用解构的方法分析骨架的单个参数对锂沉积脱出行为的影响,从而对骨架材料进行理性的设计。同时,我们展望了复合锂负极未来的研究方向,以望促进高比能金属锂电池的发展。 | 石鹏 翟喜民 杨贺捷 赵辰孜 闫崇 别晓非 姜涛 张强 | 2022 | 储能科学与技术2022，11，6： | 1 |
| 3 | 三(六氟异丙基)磷酸酯添加剂稳定可充电锂金属电池的循环稳定性显示文摘由于锂枝晶在充电过程中的快速生长以及界面电解液的分解导致电池循环寿命有限,阻碍了可充电金属锂电池的应用.本文开发了一种以三(六氟异丙基)磷酸酯(THFP)为添加剂的不燃磷酸三乙酯(TEP)基电解液. THFP中C-F键的极性和丰富的CF3基团降低了其LUMO能量和HOMO能量,通过THFP的还原分解来帮助形成稳定的、富含Li F的负极电解质界面膜,同时增加了THFP和PF6-阴离子的结合能力,显著抑制了锂树枝晶生长并减少了电解质分解.此外, THFP参与形成薄的、富含碳氟的正极电解质界面膜,可以在高压下提供阴极的稳定循环.含有THFP添加剂的对称Li||Li和Li/NCM622全电池具有较小的极化和较长的循环寿命,这表明添加剂对锂金属电池的应用具有重要性. | 孙怀虎 刘建东 何健 王华平 姜高学 戚世瀚 马建民 | 2022 | Science Bulletin2022，67，7： | 1 |
| 4 | 二次电池中金属锂负极沉脱机理研究进展显示文摘金属锂负极是下一代高比能二次电池备受关注的负极材料,以金属锂为负极的锂金属电池具备极高的理论能量密度,但其仍存在充放电循环效率低、电池寿命短等问题。要实现高能量密度高安全性的锂金属电池的合理设计和优化,需要对金属锂负极中锂金属沉积脱出过程的离子输运、电子输运、界面反应等机制机理有清晰的认识。本文针对金属锂负极中存在的枝晶生长、死锂形成、固体电解质界面膜作用等机理问题,综述了研究者们在其沉脱机理的模型与理论计算、实验研究等方面做出的诸多研究进展,为锂金属电池的合理设计提供了更全面的机理认识。 | 张睿 沈馨 袁洪 程新兵 黄佳琦 张强 | 2021 | 化工学报2021，72，12： | 1 |
| 5 | 1,3-二甲基咪唑啉酮:一种理想的溶剂用于含预处理负极的高性能锂氧气电池显示文摘电解质被广泛认为是锂氧气电池中的关键成分,因为它极大地影响电池的充放电反应动力学和可逆性.本文提出了1,3-二甲基咪唑啉酮(DMI)作为一种极好的电解液溶剂用于锂氧气电池中,该溶剂与传统的醚类和砜类溶剂相比,对过氧化锂(Li_(2)O_(2))和碳酸锂(Li_(2)CO_(3))具有较高的溶解度,该性质不仅可抑制电池在放电时的正极钝化,同时可促进充电过程中的液相氧化还原反应,降低电池的过电位以及提高电池的循环性能.尽管DMI溶剂在正极方面具有多种优势,但DMI对金属锂负极不稳定.为此,本文开发了一种在金属锂表面构筑人工固态电解质膜(SEI)作为保护膜阻止锂表面副反应的方法.通过有机氟化试剂与金属锂反应得到的电解质膜由高离子电导性的Li_(x)BO_(y), LiF, Li_(x)NO_(y), Li_(3)N颗粒及一些有机物构成,其中Li_(x)BO_(y)作为耦联剂可提高该膜的机械强度.有了这层保护膜之后,在DMI电解液中,锂沉积/剥离的库伦效率可从20%提高至98.5%,同时,组装的锂氧气电池在限容条件下进行循环,循环寿命长达205圈,几乎是二甲基亚砜(DMSO)或四乙二醇二甲醚(TEGDME)体系中的5倍.研究表明,分子极性和离子溶剂化结构是设计高性能锂-氧气电池电解质时要考虑的主要问题,而耦联的人工SEI可有效提高负极的稳定性. | Zhimei Huang Jintao Meng Wang Zhang Yue Shen Yunhui Huang | 2022 | Science Bulletin2022，67，2： | 0 |
| 6 | Electrolyte Engineering for High-Voltage Lithium Metal Batteries显示文摘High-voltage lithium metal batteries(HVLMBs)have been arguably regarded as the most prospective solution to ultrahigh-density energy storage devices beyond the reach of current technologies.Electrolyte,the only component inside the HVLMBs in contact with both aggressive cathode and Li anode,is expected to maintain stable electrode/electrolyte interfaces(EEIs)and facilitate reversible Li+transference.Unfortunately,traditional electrolytes with narrow electrochemical windows fail to compromise the catalysis of high-voltage cathodes and infamous reactivity of the Li metal anode,which serves as a major contributor to detrimental electrochemical performance fading and thus impedes their practical applications.Developing stable electrolytes is vital for the further development of HVLMBs.However,optimization principles,design strategies,and future perspectives for the electrolytes of the HVLMBs have not been summarized in detail.This review first gives a systematical overview of recent progress in the improvement of traditional electrolytes and the design of novel electrolytes for the HVLMBs.Different strategies of conventional electrolyte modification,including high concentration electrolytes and CEI and SEI formation with additives,are covered.Novel electrolytes including fluorinated,ionic-liquid,sulfone,nitrile,and solid-state electrolytes are also outlined.In addition,theoretical studies and advanced characterization methods based on the electrolytes of the HVLMBs are probed to study the internal mechanism for ultrahigh stability at an extreme potential.It also foresees future research directions and perspectives for further development of electrolytes in the HVLMBs. | LiweiDong Shijie Zhong Botao Yuan Yuanpeng Ji Jipeng Liu Yuanpeng Liu Chunhui Yang Jiecai Han Weidong He | 2022 | Research2022，，4： | 0 |
| 7 | 溶剂化能调控实现低浓度锂电池电解液显示文摘锂离子的溶剂化结构对电极/电解液的界面性能有决定性的作用,进而影响电池性能.降低盐浓度可能导致固态电解质界面(SEI)膜中有机组分含量增加、进而影响循环稳定性,这使得发展低浓度电解液(LCEs)非常具有挑战性.低溶剂化能溶剂与盐之间的弱相互作用给LCEs带来了新的机会.本文采用氟代碳酸乙烯酯(FEC)和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(D_(2))制备了盐浓度仅为0.25mol L^(-1)的LCE.分子动力学模拟和实验证明,溶剂化能较低的FEC不仅降低了Li^(+)的去溶剂化能、改善了电池动力学,而且促进了富含LiF的SEI的形成、抑制了电解液的消耗.使用LCE的Li||Cu电池库仑效率高达99.20%,LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)||Li电池在200个循环中也表现出89.93%的容量保留率,这表明溶剂化能调控在LCEs发展中有巨大潜力. | 彭琳珊 巫湘坤 贾梦敏 钱伟伟 张晓妍 周娜 张兰 菅翠营 张锁江 | 2022 | Science Bulletin2022，67，21： | 0 |
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