国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

1. AM：熵驅(qū)動提高特定鹽在電解液中的溶解度

電池頂刊集錦：胡勇勝、王海燕、周偉東、王雪鋒、李愛東、張會剛、木士春、郭新等成果！

開發(fā)具有更高動力學和增強界面穩(wěn)定性的液態(tài)電解液是鋰電池的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。然而，鋰鹽在溶劑中的可溶性較差，這給電解液的性能帶來了限制。

圖1 通過增加混合熵提高液態(tài)電解液的穩(wěn)定性

代爾夫特理工大學Marnix Wagemaker等表明，引入多種鹽類形成高熵溶液，可改變?nèi)軇┗Y(jié)構(gòu)，這可以用來提高特定鹽類的溶解度，并穩(wěn)定電極-電解液界面。具體而言，這項工作展示了在商業(yè)碳酸酯溶劑中引入多種常用的鋰鹽，通過提高混合熵來增強特定鹽（LiNO₃）的溶解度。由此產(chǎn)生的高熵（HE）液態(tài)電解液被證明具有更多樣化的溶劑化結(jié)構(gòu)，其中更多的鹽陰離子基團與鋰離子相互作用。較高無序的結(jié)果削弱了鋰離子與鹽和溶劑之間的相互作用，這導(dǎo)致形成均勻的液態(tài)電解液，可以實現(xiàn)更穩(wěn)定的電極-電解液界面和更高的鋰離子遷移率，從而顯著改善鋰電池性能。

此外，應(yīng)該指出的是，這與將幾種溶劑與1至3種鹽混合以形成所謂的”HE電解液”本質(zhì)不同，在這種情況下，系統(tǒng)的熵穩(wěn)定功能特性并不相關(guān)。

圖2 HE電解液的溶劑化結(jié)構(gòu)及與鋰金屬負極的相容性

結(jié)果，所制備的高熵電解液顯著提高了鋰電池的循環(huán)和倍率性能。對于鋰金屬負極，其可逆性超過99%，即使在惡劣的循環(huán)條件下，也能延長電池的循環(huán)壽命。對于商用電池，將石墨負極與LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正極相結(jié)合，可以實現(xiàn)超過1000次的充放電循環(huán)，同時保持90%以上的容量保留。

與普通電解液相比，這些性能的提高是由高熵電解液中溶劑化結(jié)構(gòu)的獨特特征所決定的。最后，由多種鹽存在引起的高熵使電解液的熔化溫度降低，從而可在不改變?nèi)軇┑那闆r下使電池運行溫度降低。

圖3 HE電解液的電化學性能和正極界面穩(wěn)定性

Entropy-driven Liquid Electrolytes for Lithium Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202210677

2. 胡勇勝Angew：表面工程助力鈉離子電池10C下2500次循環(huán)！

僅含有廉價Fe和Mn金屬的六氰基鐵酸錳（MnHCF）被視為鈉離子電池的可擴展、低成本和高能正極材料。然而，意外的Jahn-teller效應(yīng)和顯著的相變會導(dǎo)致Mn溶解和各向異性體積變化，從而造成容量損失和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

圖1 材料制備及表征

中科院物理所胡勇勝等展示了在富Na正方體MnHCF正極上構(gòu)建Co_xB涂層的室溫路線，以抑制不良的Jahn-teller效應(yīng)和微結(jié)構(gòu)退化，最終突破了其性能瓶頸。由于正極和Co/B物種之間的強烈相互作用，所獲得的涂層能夠完全覆蓋在正極粒子的表面，并允許理想的電子傳導(dǎo)性。同時，Co_xB可以與堿離子結(jié)合，轉(zhuǎn)化為快速離子導(dǎo)體。此外，作為一種金屬硼酸鹽玻璃，由于具有較高的耐腐蝕性和耐磨性，Co_xB顯示出良好的機械彈性，這可防止正極粒子的斷裂或碎裂。

研究表明，保護性的Co_xB層可以減少錳的溶解，并提供一個緩沖作用來抑制內(nèi)部各向異性應(yīng)力的產(chǎn)生，最終提高電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和完整性。因此，最佳的Co_xB涂層MnHCF正極可提供約133 mAh g^-1的初始容量，并在10C的2500次循環(huán)后保持約74%的容量。如此卓越的倍率能力加上長壽命，在非水MnHCF正極的報告中是一個重大突破。

圖2 Co_xB抑制Mn溶解和MnHCF正極微裂紋產(chǎn)生的示意圖

此外，作者還探索了其他幾種典型的涂層物質(zhì)，包括電化學活性金屬六氰化鐵（即NiHCF、CoHCF、CuHCF）、惰性磷酸鹽（AlPO₄）和金屬硼化物（Ni_yB）對MnHCF的循環(huán)穩(wěn)定性的影響，然而，它們的性能改善總是不如Co_xB好。更重要的是， Co_xB涂層MnHCF與硬碳（HC）匹配的全電池可以達到約310 Wh kg^-1的能量密度（基于總負極和正極的活性物質(zhì)質(zhì)量），這與商業(yè)LiFePO₄基LIBs的能量密度接近。

盡管MnHCF-5%Co_xB//HC的當前循環(huán)穩(wěn)定性仍無法與LFP相比，但MnHCF-5%Co_xB的原材料成本比LFP低3.7倍以上。因此，基于全電池的MnHCF-5%Co_xB的每能量成本和每循環(huán)壽命成本分別低至0.0097 $/Wh和0.0044 $/循環(huán)，這優(yōu)于大多數(shù)全電池配置，包括其他普魯士藍類似物、多離子磷酸鹽、層狀氧化物，甚至磷酸鐵鋰。

圖3 全電池性能

Surface Engineering Stabilizes Rhombohedral Sodium Manganese Hexacyanoferrates for High-Energy Na-Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202217761

3. EnSM：通過先進電解液抑制高鎳正極電池中過渡金屬的溶出

過渡金屬（TM）離子從高鎳正極中溶出并隨后沉積在硅基負極上，對電池的穩(wěn)定性產(chǎn)生了重大不利影響，阻礙了高能量密度鋰離子電池的應(yīng)用。

圖1 采用不同電解液的SG||NMC955電池性能

德克薩斯大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram等展示了一種有效的方法來抑制TM離子的溶解，即采用具有優(yōu)化的氟代碳酸乙烯酯（FEC）含量的中等濃度（3.2M）雙氟磺酰基亞胺鋰（LiFSI）基電解液。先進的LiFSI基電解液不僅穩(wěn)定了高鎳正極的表面晶格結(jié)構(gòu)，而且有效地抑制了TM離子的溶出，這得益于在LiNi_0.90Mn_0.05Co_0.05O₂正極表面形成的富含LiF的固體電解質(zhì)相（SEI）層。

此外，采用新開發(fā)的電解液在SiO_x/Gr負極表面也實現(xiàn)了堅固的保護性SEI層，這有效地緩解了由沉積的TM離子引起的負極劣化。

圖2 正極表面的SEI分析

研究顯示，采用3.2M LiFSI電解液的SG||NMC955電池（簡稱MCE1）比MCE1的類似物，但使用較低的鋰鹽濃度（1.0M LiFSI）的循環(huán)穩(wěn)定性更好，這證明了高鹽濃度的優(yōu)勢。MCE1的另一個類似物，但沒有FEC添加劑，在循環(huán)過程中也表現(xiàn)出快速的容量衰減，導(dǎo)致100次循環(huán)后的容量保持率大大降低，這意味著FEC添加劑對SG|NMC955電池的重要作用。由于FEC是眾所周知的對硅基電極有益的，所以作者還研究了另一種比MCE1具有更多FEC含量的電解液（稱為MCE2）。

研究顯示，較高的FEC并不總是對硅基負極的長期循環(huán)穩(wěn)定性有益。然而，采用MCE1或MCE2的電池的循環(huán)穩(wěn)定性要優(yōu)于使用傳統(tǒng)六氟磷酸鋰（LiPF₆）碳酸酯基電解液（簡稱LFEC）的電池?？傮w而言，這項研究為開發(fā)具有高鎳正極和硅基負極的下一代高能量密度電池提供了啟示。

圖3 負極表面的SEI分析

Inhibition of transition-metal dissolution with advanced electrolytes in batteries with silicon-graphite anodes and high-nickel cathodes. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.01.048

4. 王海燕Angew：解析鋅金屬負極中枝晶形成的內(nèi)在原因

開發(fā)高穩(wěn)定和無枝晶的鋅負極對鋅金屬電池的商業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要。然而，對鋅枝晶形成機制的理解仍然不夠。

圖1 退火鋅的形貌和結(jié)構(gòu)表征

中南大學王海燕等表征了商用鋅箔中存在的晶格缺陷和殘余應(yīng)力，并首次通過實驗和理論計算發(fā)現(xiàn)了鋅枝晶形成的機制。結(jié)果表明，由于晶格缺陷導(dǎo)致的鋅在電極界面的非均勻沉積和由于殘余應(yīng)力導(dǎo)致的限制性外延電沉積是商業(yè)鋅箔中鋅枝晶形成的內(nèi)在原因。

圖2 商用鋅和退火鋅之間的電化學行為差異比較

基于這些考慮，作者提出了一種退火重建策略來消除鋅晶體中的晶格缺陷和應(yīng)力，從而實現(xiàn)鋅負極的致密外延電沉積。所制備的退火鋅負極表現(xiàn)出無枝晶的形態(tài)和增強的電化學循環(huán)穩(wěn)定性?？傮w而言，這項工作首次證明，除了晶體取向外，晶格缺陷和殘余應(yīng)力也是鋅外延電沉積的非常重要的因素，這可以為今后的鋅負極改性研究提供一種新機制。

圖3 電化學性能研究

Discovering the Intrinsic Causes of Dendrite Formation in Zinc Metal Anodes: Lattice Defects and Residual Stress. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202218612

5. 李愛東/張會剛AEM：分子層沉積膜誘導(dǎo)鋰金屬負極富LiF界面的形成

鋰金屬負極由于不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面相（SEI）而存在低庫侖效率和枝晶生長的問題，這限制了鋰金屬負極的實際應(yīng)用。

圖1 材料制備及作用示意

南京大學李愛東、張會剛等通過分子層沉積（MLD）技術(shù)在3D銅納米線（CuNWs）上共形地制備了鋅酮（ZnHQ），以誘導(dǎo)富含LiF的SEI的形成。鋅酮是一種鋅基氫醌（HQ），其中鋅取代了HQ的氫。在MLD過程中，羥基（-OH）修飾的銅與HQ接枝，二乙基鋅與接枝HQ的羥基進一步反應(yīng)，產(chǎn)生ZnHQ。選擇HQ作為骨架分子是因為它在鋰化過程中相對穩(wěn)定，而且ZnHQ的單鏈有一個末端的氧，在負極化時可以作為親核基團攻擊LiTFSI。

由此產(chǎn)生的富含LiF的SEI可以促進鋰離子的擴散，抑制通常在原始銅上誘發(fā)的樹枝狀鋰生長。更重要的是，由于親鋰性，鋅原子可以誘導(dǎo)鋰金屬的沉積。此外，多孔支架和CuNWs的高表面積降低了局部電流密度，延長了失效時間。

圖2 半電池性能

因此，CuNW@ZnHQ電極在1mAh cm^?2的容量下表現(xiàn)出超過7000小時的優(yōu)異循環(huán)能力，并且在高負載容量（15mAh cm^–2）下可以保持超過300小時。此外，CuNW@ZnHQ與容量為3.2 mAh cm^-2的NCM523配對后也顯示出優(yōu)異的循環(huán)性，1000次循環(huán)后的容量保持率為90%?？傮w而言，這項工作為開發(fā)鋰金屬的納米級界面涂層提供了另一種方法，并證明了鋅酮MLD策略可以作為下一代高能鋰金屬負極的一種潛在技術(shù)。

圖3 全電池性能

Molecular-Layer-Deposited Zincone Films Induce the Formation of LiF-Rich Interphase for Lithium Metal Anodes. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202204002

6. 武理EnSM：通過氧化石墨烯界面穩(wěn)定鋰金屬負極的成核種子

不均勻的鋰沉積是一個難以解決的問題，它會導(dǎo)致不可控的鋰枝晶的形成，進而引發(fā)鋰金屬電池的循環(huán)壽命和安全問題。構(gòu)建親鋰位點被認為是修飾疏鋰銅集流體的一種有效方法。然而，親鋰性位點是否穩(wěn)定或在長期循環(huán)中能持續(xù)調(diào)節(jié)鋰的沉積仍然是未知數(shù)。

圖1 理論計算和作用示意

武漢理工大學木士春、何大平等構(gòu)思了一種獨特的”三明治”負極，其由均勻限制在GO和Cu箔之間的納米級Zn金屬組成。在這種獨特的結(jié)構(gòu)中，中間一層親鋰的鋅納米顆粒作為成核種子促進了鋰的沉積，形成了鋅鋰合金，而界面上的GO層不僅為鋰離子的快速傳輸提供了通道，而且與鋅有很強的吸附性能，保證了成核種子在長期循環(huán)中的穩(wěn)定性。

因此，與純合金負極和石墨烯保護的非合金負極相比，GO保護的合金復(fù)合負極的過電位更小，循環(huán)更穩(wěn)定。

圖2 半電池性能

因此，合理設(shè)計的負極在1 mA cm^-2條件下的200次循環(huán)的庫侖效率高于98%，在1 mA cm^-2的條件下，對稱電池的壽命延長至600小時，并且極化程度較低。這進一步使基于磷酸鐵鋰（LFP）正極（11.5 mg cm^-2）的商用全電池在5 C時實現(xiàn)了90 mAh g^-1的高倍率容量，在1 C下經(jīng)過100次循環(huán)后具有81.1%的高容量保留率。綜上所述，這項工作為通過可持續(xù)的合金點進行高效率的鋰存儲提供了新的見解。

圖3 全電池性能

Stabilizing nucleation seeds in Li metal anode via ion-selective graphene oxide interfaces. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.01.045

7. 華科/物理所Nature子刊：準固態(tài)聚合物電解質(zhì)助力鋰金屬電池-48.2℃運行

鋰基電池在低溫下的穩(wěn)定運行對于寒冷氣候下的應(yīng)用至關(guān)重要。然而，低溫運行受到了電解質(zhì)主體和電極-電解質(zhì)界面動態(tài)不足的困擾。

圖1 低溫鋰金屬電池聚合物電解質(zhì)的設(shè)計

華中科技大學郭新、中國科學院物理所王雪鋒等報告了一種準固態(tài)聚合物電解質(zhì)，其在-20℃時的離子傳導(dǎo)率為2.2×10^-4 S cm^-1。具體而言，這項工作展示了一種通過原位聚合含有1,3,5-三氧烷- 2,2,2-三氟-N, N-二甲基乙酰胺-二氟草酸硼酸鋰（TXE-FDMA-LiDFOB）前體而合成的聚合物基電解質(zhì)；該電解質(zhì)能夠在低溫下實現(xiàn)快速離子傳輸和可逆循環(huán)。

這背后的原理是FDMA和LiDFOB的LUMO水平相對較低，這會引發(fā)分解為具有較少Li₂CO₃相的雙層SEI，與傳統(tǒng)低溫SEI的晶體結(jié)構(gòu)明顯不同。同時，所設(shè)計的聚合物電解液通過原位構(gòu)建非晶態(tài)CEI有效地穩(wěn)定了NCM811正極，從而抑制了副反應(yīng)、相變和應(yīng)力腐蝕開裂。

圖2 設(shè)計的聚合物電解質(zhì)在不同溫度下的電化學性能

因此，在SEI和CEI層的保護下，鋰枝晶和”死”鋰的形成被抑制，兩個電極的退化被有效防止。因此，基于該聚合物電解質(zhì)的Li||NCM811軟包電池的工作溫度降低到了-48.2℃，Li||NCM811扣式電池在100 mA/g的條件下保持了200次以上的穩(wěn)定循環(huán)，并且分別在30℃（100 mA/g）、-20℃（20mA/g）和-30℃（20mA/g）的條件下提供了198?mAh?g^?1、151 mAh?g^?1、92 mAh?g^?1的高初始容量。

圖3 不同溫度下循環(huán)的Li||NCM811電池的電化學性能

Tailoring polymer electrolyte ionic conductivity for production of low- temperature operating quasi-all-solid-state lithium metal batteries. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-35857-x

8. 周偉東Angew：揭示固態(tài)聚合物電解質(zhì)鋰離子電導(dǎo)率和界面穩(wěn)定性的影響因素

固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPEs）在全固態(tài)（ASS）電池中的應(yīng)用受到Li⁺電導(dǎo)率較低和電化學窗口較窄的阻礙。

圖1具有不同結(jié)構(gòu)和挑戰(zhàn)的典型SPE

北京化工大學周偉東等研究了聚碳酸酯（PCE）、聚草酸酯（POE）和聚丙二酸酯（PME）三類酯基F改性SPE。研究顯示，由于增強的不對稱性和柔性，這些由戊二醇制備的SPE的Li+電導(dǎo)率均高于由丁二醇制備。

此外，由于與Li⁺的螯合配位更強，PME和POE的Li⁺電導(dǎo)率約為PCE的10倍和5倍。另外，在鋰金屬的原位鈍化過程中，觀察到三氟乙?；鶈卧?O-CH₂-CF₂-CF₂-CH₂-O-更有效。

圖2 材料制備和理論計算

因此，當使用三氟乙酰基封端的POE和PCE作為SPE時，其與鋰金屬和高壓正極的界面同時穩(wěn)定，這賦予ASS-Li/LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（NCM622）電池穩(wěn)定的循環(huán)。但是，由于丙二酸的烯醇異構(gòu)化，Li/PME/NCM622的循環(huán)穩(wěn)定性變差，通過在丙二酸中引入二甲基和抑制烯醇異構(gòu)化其性能得到恢復(fù)。總體而言，這項工作表明，與Li⁺的配位能力、分子不對稱性和元素F的存在模式都是SPE分子設(shè)計的關(guān)鍵。

圖3 全電池性能

Influencing Factors on Li-ion Conductivity and Interfacial Stability of Solid Polymer Electrolytes, Exampled by Polycarbonates, Polyoxalates and Polymalonates. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202218229

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/09/f9d3edb78e/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

電池頂刊集錦：胡勇勝、王海燕、周偉東、王雪鋒、李愛東、張會剛、木士春、郭新等成果！

相關(guān)推薦

電池頂刊集錦：胡勇勝、王海燕、周偉東、王雪鋒、李愛東、張會剛、木士春、郭新等成果！