电池周刊20190429-0505目录：

一：锂/钠/钾/锌离子电池

二：固态电解质

三：碱金属负极

四：其他

一：锂/钠/钾/锌离子电池

20190424 中科院EES：光亮剂启发的多功能界面助力水系锌负极

中科院崔光磊和Jingwen Zhao团队由聚酰胺(PA)和三氟甲磺酸锌Zn(TfO)₂构建了“光亮剂”聚酰胺涂层，并作为水系锌负极的多功能聚合物界面。这种人工PA层具有独特的氢键网络和与金属离子强烈配合的能力，作为固态光亮剂提高了成核势垒并限制Zn²⁺ 2D扩散，协调了Zn²⁺迁移和均匀成核，有效地调节水系Zn沉积行为，重要的是，作为将活性Zn与大量电解质隔离的缓冲层，该界面还抑制游离水/O₂引起的腐蚀和钝化。通过这种协同效应，聚合物改性的Zn负极在10 mAh cm^-2的高面积容量下产生可逆的、无枝晶的电镀/剥离。与裸Zn相比，在0.5 mA cm^-2的电流密度下运行寿命（超过8000 h）提高了60倍。与MnO₂正极配对的全电池在1000次循环后有88％的容量保持率，库仑效率（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.：可持续性的电池设计用于完全可回收的钠离子电池

为了实现可行的钠离子电池NIB的可回收性和的可持续性，美国阿贡国家实验室卢俊、澳大利亚格里菲斯大学张山青和广东工业大学Zhan Lin团队设计了一种完全可回收的可充电钠离子电池，其中是使用的是双极电极结构而不是单极电极结构：正极Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP)和负极材料涂覆在共用集流体铝箔的两侧。Al箔使得双极电极结构能够受益于不发生合金化反应的Na和Al，通过碱处理容易从废NIB中收集电极材料。因此，超过98.0％的废NIB固体组分被回收而没有释放有毒废物，其中：高价值的NVP被分离和收集，回收率为100％，元素铝的回收率为~99.1％。通过简单地直接再生工艺处理的NVP在新的NIB中重复使用并且表现出优异的电化学性能。因此，采用这种用于NIB的双极电极结构赋予NVP材料闭环可持续性。

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.综述：锂离子电池高能正极材料的研究进展

通过增加电池电压和稳定容量是开发下一代锂可充电电池新型正极材料的最佳方式，为实现这一目标，了解材料的原理并认识到最先进的正极材料所面临的问题是必不可少的先决条件。韩国东国大学Yong-Mook Kang和成均馆大学Won-Sub Yoon团队讨论了可用于制造下一代锂离子电池的各种高能正极材料，包括高镍和富锂层状氧化物材料、高压尖晶石氧化物、聚阴离子氧化物、阳离子无序岩盐氧化物和转化机理材料，对这些材料一般反应和降解机制以及相应各自缺点的主要挑战和策略。

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.：苏州大学耿凤霞二维TiO₂纳米片中与尺寸无关的快离子插层

与Li离子相比，大半径的Na和K离子在非水电解质中实现快速的氧化还原脱嵌一直是难以实现的目标。苏州大学耿凤霞课题组通过削弱层间相互作用并通过适当的客体强力地将层状结构柱撑起来，以实现定制TiO₂的层间结构。相邻薄片之间的二维通道完全对阳离子插入开放，可以实现各种阳离子的快速嵌入/脱嵌，且无论如何改变载流子的尺寸，不管采用常规的Li⁺或大半径Na⁺和K⁺离子，该材料都表现出零应变状态，其主体结构和层间空间无显著变化，从而使得所有测试的阳离子储存均具有相当的可逆容量和优异的倍率性能和循环性能。

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纳米片阵列作为K离子电池正极

由于K+嵌入/脱嵌期间，不良的K+传输动力学和正极材料的结构不稳定性阻碍了钾离子电池PIB的发展。南京理工大学Hui Xia和Jing Xu团队通过水热法制备了具有高K含量（x> 0.7）的水钠锰矿(K_xMnO₂⋅yH₂O)纳米片阵列并将其作为PIB正极材料。在这种水钠锰矿中，中间层中足够的K⁺离子和超薄纳米片形态使得K+离子扩散速率和材料的层状结构稳定性得到显著的改善，第一性原理计算解释了水钠锰矿中K含量对其结构稳定性的影响。通过与具有硬软复合碳负极结合构建的全电池，进一步证明了PIB中K-水钠锰矿正极的实际可行性。该材料在100 mA g^-1的电流密度下具有约134 mAh g-1超高可逆的比容量，优异的倍率（1000 mA g^-1时77 mAh g-1）和出色的循环稳定性（在1000 mA g下1000次循环后容量保持率为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.：独特的蛋黄核壳结构硅负极用于锂离子全电池

锂化导致大的体积膨胀致使较差的循环稳定性是Si基负极的关键问题。格里菲斯大学赵惠军课题组报道了一种具有刚性碳涂层SiO₂外壳（C/SiO₂双壳）以限制内部多个Si 纳米粒子（蛋黄）和嵌入Fe₂O₃ 纳米颗粒的CNT，该蛋黄核壳结构复合Si负极材料具有非常高的振实密度和优异的导电性。具体可归因于微球内有多个Si蛋黄，Fe₂O₃纳米颗粒嵌入的柔性CNT网络填充在微球中作为导电“高速公路”，桥接内部Si-蛋黄和外部C/SiO₂双壳之间的空隙，从而能够有效地提高整体电导率和振实密度。半电池可在450个循环后实现3.6 mAh cm^-2的高面积容量和95％的可逆容量保持率。与富Li的Li₂V₂O₅正极构建的全电池在300次循环后可实现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.综述：钒基水系锌离子电池的设计策略

近年来，各种钒基化合物由于其低成本和高理论容量而被广泛开发用作水系锌离子电池（ZIB）的正极材料，且在基于钒基正极的ZIB中观察到不同的能量存储机制。南开大学牛志强课题组对ZIB中各种钒基正极的储能机制和结构特征进行了综合概述，讨论了改善钒基正极电化学性能的策略，包括金属离子的插入，结构水的调整，导电添加剂的选择和电解质的优化。最后，还提供了有关新型钒基电极材料设计的潜在方向的见解。

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：多阴离子和阳离子化合物-新型高熵材料用于锂离子电池

德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）Qingsong Wang、Horst Hahn和Ben Breitung团队报道了多阴离子和多阳离子的高熵卤氧化物在电化学储能中的应用。使用最新设计的基于多阳离子过渡金属的高熵氧化物（只有氧离子占据阴离子部位）作为前体，引入另外的LiF或NaCl作为反应物，通过简单的机械化学制备多阴离子和阳离子化合物，形成锂化或钠化物质。

含Li且熵稳定的氟氧化物Lix(Co_0.2Cu_0.2Mg_0.2Ni_0.2Zn_0.2)OF_x显示出3.4V的工作电位(vs. Li⁺/Li),使其能够用作正极活性材料。考虑到晶体场理论，由于M-F键的强离子特性，金属氟化物通常比氧化物具有更高的电化学势，因此氟的掺入能够使工作电位增加。与传统的（非熵稳定的）氟氧化物不同，这种新材料由于熵稳定而显示出增强的储Li性能，从而通过前所未有的改变组成元素的方式来提升循环性能。此外，研究者也证明熵稳定的概念也适用于具有岩盐结构的含氯氧氯化物，从而为后锂电池技术的发展铺平了道路。

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：高含量晶格水的层状氧化锰用于水系锌离子电池

首尔国立大学Jang Wook Choi课题组报道了含有高含量结晶水（~10wt％）的层状氧化锰作为水系锌离子电池正极材料。层间结晶水可以有效地屏蔽Zn^{2 +}与主体骨架之间的静电相互作用，从而促进Zn²⁺扩散，同时维持主体框架的结构稳定性，以延长循环性能。凭借这些“水”效应，该材料在100 mA g^-1下具有350 mAh g^-1的高可逆容量，以及在双电极电池中具有良好的循环和倍率性能。DFT计算和EXAFS分析共同揭示了在Zn²⁺离子嵌入时，在过渡金属（TM）层上形成了与水分子配位的稳定的内球Zn-络合物，随后形成了Zn- Mn哑铃结构，稳定的Zn-Mn哑铃结构在MnO₂的可持续循环和优异的倍率性能中起着重要作用。

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：三维多孔Ti₃C₂ Mxene与NiCoP双金属磷化物纳米粒子结合用于钠离子电池负极

山东大学Longwei Yin和Chengxiang Wang团队通过溶剂热反应和原位磷化工艺合成了具有三维互连多孔结构的Ti₃C₂ /NiCoP复合材料，其中双金属磷化物NiCoP纳米粒子均匀嵌入三维皱褶Ti₃C₂骨架表面，而Ti₃C₂ Mxene的3D皱折多孔结构可以作为3D导电网络，其具有丰富的开孔和大表面积，能够提供3D导电和无阻塞通道，用于快速电荷转移和电解质储存，并使电极和电解质之间完全紧密接触。独特的Mxene结构可以有效地缓解体积膨胀并防止Na+插入/脱插过程中NiCoP纳米颗粒的聚集和粉碎。NiCoP双金属磷化物具有更丰富的氧化还原反应位点，更高的电导率和低的电荷转移阻抗。具有高结构稳定性和电化学活性的NiCoP和Mxene Ti₃C₂组分之间的协同效应导致优异的电化学性能，在电流密度为1 A g^-1下持续2000个循环后保持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：可充电超高容量的碲-铝电池

铝离子电池（AIB）是具有高能价比的理想电池，北京科技大学Shuqiang Jiao、Mingyong Wang和北京理工大学Wei-Li Song、Hao-Sen Chen团队使用Te纳米线（TeNWs）来制备具有超高容量的Te-Al电池（TAB），因为在硫属元素中Te本质上导电性更高（~2×10^-4 S m^-1）并保持超高的理论比容量（~1260.27 mAh g^-1和~1.5 V的放电电压平台）。Te电极的衰退机制由两个主要过程引起，Te的化学溶解和在电化学过程中的化合物转化（穿梭效应），为抑制容量衰减和促进Te电极中的可再充电能力，研究者引入了功能性rGO纳米片和官能化SWCNT分别用于改性Te NW电极和隔膜，基本上抑制了由可溶性碲氯铝酸盐化合物诱导的意外穿梭效应。最终，合理设计的AIB能够在0.5和1.0 A g^-1电流密度下分别提供1026和734 mAh g^-1的超高比容量以及初始1.4 V放电电压，与记录的AIB中实现的记录设置能量密度相比具有很强的竞争力，具有相当大的可充电能力。

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：固态电解质

20190411 iScience：基于纯离子液体电解质的无金属电池

金属或金属离子基电池具有枝晶生长、固体电解质界面损坏和安全问题。鉴于此，武汉大学宋智平和詹晖团队在由有机正/负极和纯离子液体电解质组成的全有机电池中探索了除金属离子之外的有机阳离子的脱嵌。研究者首次发现n型有机电极材料在带有有机阳离子(C+)的离子液体中展示出独特的氧化还原可逆性，从而通过n型有机负极、p型有机正极和纯离子液体电解质实现了一种新型的、完全无金属且无溶剂的电池结构。其中，离子液体单独用作电解质并充当阳离子/阴离子的供应商。该电池与先前报道的电池的不同之处在于实现真正的无金属特性和基于有机阳离子的氧化还原反应。

优势：纯离子液体电解质使电池本身非常安全，而无溶剂电解质与全有机电极的设计很好地解决了溶剂化效应和溶剂与电极之间相互作用所产生的问题，并进一步提供了一种可能改善能量密度的新策略。此外，无金属特性增强了电池的可持续性和环境友好性，并简化了电池处理。

这种无金属且无溶剂的概念通过聚酰亚胺（PI5）负极、PTPAn正极和EMITFSI电解质组成的全电池证明。该全电池表现出超快的反应动力学，容量接近理论值，循环寿命超过5000次，倍率能力可达200C，且实现了显著的低温性能，具有独特的温度适应性和在宽温度范围操作的广阔应用。

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综述：电解质填充MOF膜作为离子筛用于可充电电池

由于具有固有的有序多孔结构，MOF被认为是改进可充电电池的隔膜/电解质系统有前途的材料。南京大学周豪慎课题组利用从最近报道中收集的信息，分析和讨论了基于MOF的膜对离子传输的影响。模拟计算和实验结果表明，液体电解质填充的MOF膜有助于引导Li离子镀层的均匀性，抑制Li枝晶的生长。同时也对关于MOF基膜在锂金属电池和锂离子电池系统中的应用的最新研究成果进行了概述。当基于MOF的膜用作隔膜时，不仅可以成功地抑制电化学中间产物的穿梭效应，以实现Li-S电池的长循环寿命，而且还可以开发出具有优异电化学性能的双介质策略用于Li-O₂电池和高压锂离子电池的混合电解质系统。此外，基于在可再充电锂电池中获得的进展，研究者合理地提出了基于MOF的膜在Na-金属电池、有机氧化还原液流电池和液体-负极电池中用作离子筛的潜力。最后，从实际应用的角度提供了关于用MOF膜构造可充电电池的若干建议。

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为引发剂和离子导电剂的原位阻燃凝胶聚合物电解质

基于聚（偏二氟乙烯-六氟丙烯）（PVDF-HFP）的凝胶聚合物电解质被视为解决液态电解质易燃问题的最优选择。然而，目前所报道的凝胶聚合物电解质中含有大量的液态成分因而不够安全。上海硅酸盐研究所温兆银团队以以Li_6.4Ga_0.2La₃Zr₂O₁₂为引发剂和离子导电剂通过简单的原位交联反应设计并合成了防火的PVDF-HFP基凝胶聚合物电解质。该凝胶聚合物室温下离子电导率高达1.84×10^-3S/cm且电化学稳定窗口宽至4.75V。此外，这种凝胶聚合物电解质与金属锂负极表现出良好的相容性，由其组装的锂电池在剪切与弯曲测试中均表现出卓越的安全性。此外，该锂电池在0.5C倍率下循环300周后的容量保持率高达94.08%且库伦效率高达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、锂金属相容的无机-有机双网络溶剂化离子凝胶

离子凝胶凭借其不燃性、高热稳定性以及宽电化学稳定窗口而被视为安全锂离子电池的最佳电解质选择。基于传统离子液体的离子凝胶面临着机械性能差、锂离子迁移数低等问题。华中科技大学胡先罗教授团队通过非水解溶胶凝胶与原位聚合的方法设计了一种基于无机-有机双网络的新型溶剂化离子凝胶电解质（SIGE）。这种新型SIGE电解质硬度很高，锂离子迁移数高达0.43且与金属锂负极具有很高的界面相容性。使用SIGE电解质的Li-LiFePO₄全电池循环500周后的容量保持率高达95.2%且平均库伦效率超过99.8%。此外，基于SIGE电解质的NCM811-Li全电池的效率也远超之前文献中报道过的固态或准固态电池。

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：弹性阵列LLZO纳米纤维电解质用于固态锂金属电池

陶瓷LLZO凭借其高离子电导率和良好的热稳定性等优势而成为全固态电池最具吸引力的电解质材料，但是固态电池的电化学性能受制于电解质与金属锂负极之间较大的界面阻抗。东华大学丁彬研究员团队通过将规则排列的LLZO纳米纤维薄膜填充在离子导电的聚合物基质中设计了一种弹性固态电解质。这种电解质能够提供快速连续的离子传输通道，因而能够在室温下表现出高达1.16×10^-4S/cm的离子电导率。此外，电解质的弹性表面可以很好的与金属锂匹配以适应重复循环过程中电极的体积变化，使锂电镀/剥离循环稳定在700 h以上。该方法使得制备具有高离子电导率的低成本全固态电池电解质成为可能。

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：碱金属负极

20190429 Nature Nanotech.：自平滑锂金属负极助力高能锂金属电池

尽管为稳定锂金属负极和防止枝晶形成做出了相当大的努力，但在实际条件下实现高能锂金属电池的长循环寿命仍然是非常困难的。

西北太平洋国家实验室刘俊课题组使用胺官能化的3D中孔碳纤维为高能锂金属电池LMB提供稳定的Li-C负极。Li金属与碳材料上官能团之间的强相互作用有利于均匀的Li沉积和Li在孔和空腔中的优先成核，这在循环中产生可逆的和“自平滑的”Li沉积。早期阶段观察到的粗糙电极表面逐渐平滑，这与常规的在平坦Li金属上生成的大Li枝晶形成了对比。将该薄的Li-C负极与高镍含量的镍镍锰钴氧化物正极结合构建Li金属全电池（单电池级），可以得到350-380 Wh kg-1（所有活性和非活性组分）的电池级能量密度和稳定的循环寿命（多于200个循环）。这些性能是在高能锂金属电池所需的实际条件下实现的：正极负载≥4.0 mAhcm^-2，负极与正极容量比≤2，电解质重量与正极容量比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：稳定锂金属负极均匀高离子电导的硫化锂保护层

构建人工固态电解质界面是解决锂金属负极可逆性低以及枝晶生长的重要手段，但由于当前报道的人工SEI膜稳定性不足因而其保护效果无法令人满意。斯坦福大学崔屹教授团队提出了一种“兼具高离子电导和均匀性”的策略来稳定SEI膜和锂金属负极。他们通过高温下的简单高效、环境友好、成本低廉的固态锂硫蒸汽反应设计了一层硫化锂保护层，并通过实验手段和模拟对其电化学性能进行了研究。即便在高达5mAh/cm²的面容量下，Li-LTO全电池也能够稳定循环超过900周而无枝晶生长。该实验结构为理想的SEI结构与组分设计提供了全新的观点。

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.：通过卤化物取代提高锂超离子的扩散率和电导率

滑铁卢大学Linda F. Nazar课题组报道了在argyrodite Li₆PS₅Cl系列中新的富含卤化物的固溶体相Li_6-xPS_5-xCl_1+x，并结合EIS、中子衍射、⁷Li MAS NMR和PFG NMR光谱揭示了增加Cl^-/S^2-的比值对晶格中锂离子扩散系数有显著的影响。在固溶体状态极限的相Li_5.5PS_4.5Cl_1.5在298K时的Li⁺电导率最高，为9.4±0.1 mS cm^-1，比相同加工条件下制备的Li₆PS₅Cl高约4倍，且低活化能（Ea）为0.29 eV，烧结导致更高的电导率为12±0.2 mS cm^-1。⁷Li PFG NMR光谱和MAS NMR研究揭示了潜在的化学反应。由于二价S^2-被一价Cl^-取代，引起了Li⁺阳离子与周围阴离子骨架之间的相互作用减弱，同时增加位点紊乱和更高的锂空位数。

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.：量化限制电池电极倍率性能的因素

电池的一个缺点是随着充/放电倍率的增加，电荷存储容量迅速下降，倍率性能与电极和电解质中的电荷/离子运动的时间尺度有关。然而，目前没有通用的拟合模型将容量-率数据与电极/电解质的性质联系起来。

都柏林圣三一学院Jonathan N. Coleman课题组开发了一个半经验公式，它可以拟合容量与倍率数据，输出三个完全描述倍率性能的参数。最重要的是与充/放电相关的时间，其可通过各种倍率限制过程通过第二等式与电极/电解质参数相关联。将这些方程拟合到~200个数据集，得出诸如扩散系数或电解质电导率的参数，可以显示在给定情况下哪些限速过程占主导地位，促进电池的合理设计和优化。此外，该模型预测锂/钠离子电池的倍率上限，产生的值与文献中的电极一致。

Ruiyuan Tian, Sang-Hoon Park, Paul J. King, Graeme Cunningham, João 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