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1、ACS Energy Lett.：交聯(lián)的MOF鏈為固態(tài)電池提供連續(xù)的離子傳輸

鋰電周報(bào)：張強(qiáng)、汪國秀、周豪慎、彭慧勝、胡陳果、黃少銘、王佳平、丁書江等最新成果！

廣東工業(yè)大學(xué)黃少銘、張琪等人將MOF（Zr-BPDC-2SO₃H）鏈生長在細(xì)菌纖維素（BC）納米纖維上，開發(fā)了一種新型固態(tài)電解質(zhì)（SE），交聯(lián)的MOF鏈可形成連續(xù)的離子傳輸網(wǎng)絡(luò)。研究顯示，交聯(lián)MOF鏈在25°C下表現(xiàn)出7.88 × 10^–4S cm^–1的高離子電導(dǎo)率、單離子輸運(yùn)能力（t_Li+=0.88）、高達(dá)5.10 V的寬電化學(xué)窗口達(dá)、良好的界面相容性以及抑制鋰枝晶的能力。最重要的是，與沒有采用這種設(shè)計(jì)的固態(tài)電池相比，采用交聯(lián)MOF鏈制備的固態(tài)電池比容量提高了100%以上，并且在 3 C下具有穩(wěn)定的循環(huán)性能。這項(xiàng)工作為開發(fā)具有多孔離子導(dǎo)體的高性能SE提供了一個(gè)很好的策略。

Cross-Linked Chains of Metal–Organic Framework Afford Continuous Ion Transport in Solid Batteries. ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c00583

2、Nano Energy：液態(tài)合金電解液添加劑誘導(dǎo)梯度SEI助力高倍率鋰金屬電池

重慶大學(xué)胡陳果、武漢理工大學(xué)趙焱、Kangning Zhao等人采用液態(tài)合金GaSnIn作為電解液添加劑，制備了表面富含柔性聚碳酸酯和內(nèi)部富含低Li⁺偏摩爾體積無機(jī)LiF組成的梯度SEI。初步計(jì)算證實(shí)液態(tài)合金GaSnIn作為電解液添加劑有利于LiPF₆的初始分解，并導(dǎo)致梯度SEI層的形成。在Li||Li半電池試驗(yàn)中，成功地實(shí)現(xiàn)了Li金屬的致密沉積，通過這種方式，液態(tài)合金 GaSnIn 作為電解液添加劑大大提高了循環(huán)性能，尤其是在高倍率 (10 mA/cm²）。在鋰負(fù)極與電解液的界面形成梯度SEI層，大大降低了電壓極化，有效地提高了庫侖效率。在Li||LFP電池中，液態(tài)合金GaSnIn保護(hù)的鋰金屬負(fù)極在高面積容量（3 mAh/cm²）下實(shí)現(xiàn)了長循環(huán)壽命（＞2500 次循環(huán)）下的高平均庫侖效率（99.06%）。這些結(jié)果加深了對液態(tài)合金作為有效抑制枝晶的有前途的電解液添加劑的理解，使實(shí)用的鋰金屬電池成為可能。

Gradient SEI layer Induced by Liquid Alloy Electrolyte Additive for High Rate Lithium Metal Battery. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106237

3、Adv. Sci.：通過空間限制羥基將聚乙二醇基聚合物電解質(zhì)的氧化電位提高至 4.36 V

清華大學(xué)王佳平等人報(bào)道了一種具有與液體電解液相當(dāng)離子電導(dǎo)率（0.7 mS cm^–1）的凝膠電解質(zhì)。首先通過具有環(huán)氧基的聚乙二醇二縮水甘油醚（PEGDE）與具有氨基的聚醚胺（PEA）的開環(huán)反應(yīng)，制備了交聯(lián)聚乙二醇基樹脂（c-PEGR），然后在液態(tài)電解質(zhì)（1 M LiPF₆-DMC/FEC）中溶脹c-PEGR聚合物骨架可獲得凝膠電解質(zhì)。在聚合物主鏈中，羥基被限制在交聯(lián)結(jié)構(gòu)中，移動自由度有限，大大降低了聚合物電解質(zhì)的整體反應(yīng)活性，從而使其氧化電位提高到4.36 V。結(jié)果，采用c-PEGR凝膠電解質(zhì)的LCO||Li電池在截止電壓高達(dá)4.35 V時(shí)表現(xiàn)出令人印象深刻的性能。此外，作者首次提出了一種準(zhǔn)靜態(tài)線性掃描伏安法（QS-LSV）方法來準(zhǔn)確測量聚合物等低電導(dǎo)材料的氧化電位和電化學(xué)穩(wěn)定性窗口，其具有準(zhǔn)確度高、測試時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。這項(xiàng)工作為選擇用于高壓柔性鋰離子電池的聚合物電解質(zhì)提供了新的見解和研究技術(shù)。

Boosting the Oxidative Potential of Polyethylene Glycol-Based Polymer Electrolyte to 4.36 V by Spatially Restricting Hydroxyl Groups for High-Voltage Flexible Lithium-Ion Battery Applications. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202100736

4、Angew：通過納米級鋰離子吸附實(shí)現(xiàn)鋰金屬負(fù)極在 60 mA cm^-2 和 60 mAh cm^-2下工作

復(fù)旦大學(xué)彭慧勝、王兵杰等人合成了一種電負(fù)性石墨烯量子點(diǎn)并將其組裝成超薄層覆蓋在鋰金屬表面，該層能夠在納米尺度上有效地吸附鋰離子到鋰金屬上，以完全緩解鋰離子消耗。研究顯示，受保護(hù)的鋰負(fù)極在60 mA cm^-2的電流密度和60 mAh cm^-2的面積容量下，可實(shí)現(xiàn)1000h以上的長期可逆鋰沉積剝離。此外，受保護(hù)負(fù)極的實(shí)施允許構(gòu)建具有增強(qiáng)倍率能力和循環(huán)性能的鋰空氣全電池。

Lithium metal anodes working at 60 mA·cm-2 and 60 mAh·cm-2 through nanoscale lithium-ion adsorbing. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202106047

5、Adv. Energy Mater.：面向具有高壓正極材料的高性能全固態(tài)鋰電池：固態(tài)電解質(zhì)、正極界面和復(fù)合電極的設(shè)計(jì)策略

高壓全固態(tài)電池（ASSLB）被認(rèn)為是最有前景的下一代電池。雖然其研究取得了重大進(jìn)展，但其發(fā)展仍面臨多重挑戰(zhàn)。為進(jìn)一步有效地、有針對性地開展高壓ASSLB的研究，迫切需要對近年來的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)。

華南理工大學(xué)鄧遠(yuǎn)富、張磊等人從固態(tài)電解質(zhì)的改性、界面挑戰(zhàn)及其相應(yīng)的正極解決方案、高壓復(fù)合正極的實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)等方面綜述了近年來高壓ASSLB的研究進(jìn)展。最后，作者對目前的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了展望，旨在為今后高壓ASSLB的發(fā)展提出可能的研究方向。

Toward High Performance All-Solid-State Lithium Batteries with High-Voltage Cathode Materials: Design Strategies for Solid Electrolytes, Cathode Interfaces, and Composite Electrodes. Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202003154

6、Adv. Funct. Mater.：均勻的Li⁺通量分布使高穩(wěn)定和耐高溫鋰負(fù)極成為可能

東北師范大學(xué)吳興隆等人成功開發(fā)了一種由平行排列的多孔碳纖維（PAPCFs）交聯(lián)的輕質(zhì)碳支架，以構(gòu)建高度穩(wěn)定和耐溫的混合鋰碳負(fù)極（HLCA）。正如多物理場模擬所證實(shí)的那樣，與普通碳纖維 (CCF) 相比，碳纖維的平行排列模式可以更有效地均勻電場和Li⁺通量分布。此外，PAPCFs的高比表面積(522 m² g^–1 ) 多孔性質(zhì)大大降低了碳表面的有效電流密度，導(dǎo)致電化學(xué)Li⁺還原動力學(xué)緩慢，從而減輕了電極界面附近的濃差極化，產(chǎn)生了均勻穩(wěn)定的SEI層。得益于排列模式和穩(wěn)定的SEI層的協(xié)同作用，PAPCFs具有出色的結(jié)構(gòu)和界面穩(wěn)定性，即使在低溫條件下也能實(shí)現(xiàn)均勻的鋰成核/生長。因此，獲得的鋰金屬負(fù)極可提供高達(dá)15 mAh cm^-2的高面積容量、超長壽命（4 mA cm^-2，4800次循環(huán)）、≈21 mV的極低電壓滯后、1000 次循環(huán)后863.9 mAh g^-1的高實(shí)際可用比容量，以及在低溫下的長期穩(wěn)定工作。與商用LiNi_1/3Co_1/3Mn1_/3O₂正極和普通碳酸酯電解液相結(jié)合，相應(yīng)的實(shí)用電池也具有超長壽命和出色的低溫功能。

Homogeneous Li⁺ Flux Distribution Enables Highly Stable and Temperature-Tolerant Lithium Anode. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202102158

7、Angew：陽離子-溶劑全配位電解液實(shí)現(xiàn)高能量密度鋰硫全電池固固轉(zhuǎn)化

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所(AIST)周豪慎等人通過MOF改性將溶劑/鹽（DME/LiTFSI）摩爾比提高至1:1，合理設(shè)計(jì)了一種陽離子-溶劑全配位醚類電解液，以同時(shí)解決鋰負(fù)極和S@pPAN正極的問題。拉曼光譜顯示出高度抑制的溶劑活性和完全配位的陽離子-溶劑結(jié)構(gòu)。因此獲得了具有 99.34% 高可逆性的均勻且圓邊的鋰電沉積物。此外，陽離子-溶劑完全配位的醚類電解液通過消除LiPS溶解和對電解液量的依賴，可使S@pPAN正極發(fā)生可逆的固相氧化還原反應(yīng)。最后，在少鋰金屬過量（0.4倍）和超貧電解液設(shè)計(jì)（1μL mg^-1）條件下，實(shí)現(xiàn)了長壽命Li-S@pPAN 軟包電池，其能量密度可達(dá)394 Wh kg^-1（根據(jù)電極和電解液質(zhì)量計(jì)算）。

Designing cation-solvent fully coordinated electrolyte for high-energy-density lithium-sulfur full cell based on solid-solid conversion. Angew. Chem. Int. Ed. 2021. DOI: 10.1002/anie.202106788

8、Angew：電流密度調(diào)節(jié)鋰金屬定向沉積用于長循環(huán)壽命鋰金屬電池

西安交通大學(xué)丁書江等人介紹了一種新的“定向生長”策略，來抑制枝晶生長。其特點(diǎn)是將主要沉積界面從負(fù)極/隔膜界面轉(zhuǎn)移到負(fù)極/集流體界面。具體是在集流體和負(fù)極（LCL-bottom）之間放置了一層纖維素/石墨烯-碳復(fù)合氣凝膠（CCA），該層作為電荷組織者者，誘導(dǎo)了更高的表觀電流密度，并促使鋰沉積在負(fù)極/集流體界面上。電極的原位和非原位圖像都表明電池的負(fù)極部分已經(jīng)翻轉(zhuǎn)；新沉積的顆粒面向集流體，光滑的表面面向隔膜。半電池和全電池的電化學(xué)特性表明，LPF全電池在1000次循環(huán)后仍能保持94%的初始容量。

Current-density regulating lithium metal directional deposition for long cycle-life Li metal batteries. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202105831

9、Adv. Mater.：鋰硫電池的進(jìn)展：從學(xué)術(shù)研究到商業(yè)可行性

清華大學(xué)張強(qiáng)、悉尼科技大學(xué)汪國秀、Dawei Su等人全面概述了過去60年來Li-S電池的發(fā)展和進(jìn)步，重點(diǎn)集中于過去十年取得的成就。作者首先闡述了Li-S電池的原理和面臨的挑戰(zhàn)，然后回顧了解決這些問題和提高Li-S電池性能的設(shè)計(jì)策略。這些設(shè)計(jì)策略可分為5個(gè)部分：硫正極基體設(shè)計(jì)、隔膜改性、粘結(jié)劑改進(jìn)、電解液優(yōu)化和鋰金屬保護(hù)。最后，還總結(jié)了當(dāng)前Li-S電池的商業(yè)應(yīng)用，并為大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用提供了未來發(fā)展的前景和展望。

Advances in Lithium–Sulfur Batteries: From Academic Research to Commercial Viability. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202003666.

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