电池周刊20190422-0428目录：

一：固态电解质界面

二：锂/钠离子电池

三：锂-硫电池

四：碱金属负极

五：金属-空气电池

一：固态电解质界面

20190422 Joule：氮化硼基纳米复合涂层稳定锂金属电池固态电解质-负极界面

固态锂金属电池中，由于各种高性能和低成本的固体电解质与Li不相容，严重影响电池的能量密度。哥伦比亚大学Yuan Yang和美国Amprius Inc.的Kai Yan团队通过CVD沉积小于10nm的化学惰性和力学强度的氮化硼（BN）薄膜作为界面保护，以防止Li还原Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃ (LATP)固体电解质，通过原位TEM分析了LATP的失效机理和BN的保护作用。当在Li/BN界面处与~1-2 μm聚合物电解质PEO结合时，Li/Li对称电池在0.3 mA·cm^-2下显示出超过500小时的循环寿命。相比之下，相同配置的裸露LATP在81 h后会死亡。LiFePO₄/LATP/BN/PEO/Li固态电池在500次循环后显示出96.6％的高容量保持率。

Qian Cheng, Aijun Li, Na Li, Dong Su, Kai Yan, Yuan Yang, et al., Stabilizing Solid Electrolyte-Anode Interface in Li-Metal Batteries by Boron Nitride-Based Nanocomposite Coating, Joule, 2019.

DOI: 10.1016/j.joule.2019.03.022

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30162-X#%20

20190426邵宗平EES综述：固态锂离子电池人工缓冲层改性电极-电解质界面的最新进展

电极材料和固体电解质之间的界面相容性差（物理和化学）严重阻碍了固态锂离子电池（SSB）的实际应用。因此人们提出了人工缓冲层（ABL）的制造，并且认为它是克服SSB界面问题的有效方法。

南京工业大学邵宗平课题组全面总结了SSB中界面工程和相关技术表征的最新进展。首先，讨论了SSB中与正极/固体电解质和负极/固体电解质界面稳定性相关的关键问题和挑战。然后提出了最新的研究方法和策略，以提高依赖于ABL界面工程的SSB性能，并全面总结了原位和非原位界面观测和分析的表征策略。最后，强调了与电极-电解质界面相关的关键问题，并提出了关于高质量缓冲层开发的观点。

Mingjie Du, Kaiming Liao, Qian Lu, Zongping Shao, Recent advances in the interface engineering of solid-state Li-ion batteries with artificial buffer layers: challenges, materials, construction, and characterization    . Energy Environmental Science, 2019.

DOI: 10.1039/C9EE00515C

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00515c#!divAbstract

二：锂/钠离子电池

20190422 Nature Nanotech.：在层状富锂氧化物的体晶格中注入氧空位

通常认为，在表面、界面和晶界上形成的缺陷是从块状晶格内部向外而来的。而西北太平洋国家实验室Chongmin Wang 、Pengfei Yan和北京航空航天大学Li-Min Liu团队报道了一种逆过程，在颗粒表面产生的缺陷被连续地注入体晶格中。研究者详细描述了在高截止电压下由于触发了阴离子氧化还原导致层状富锂过渡金属氧化物（LTMO）正极材料循环期间晶格的演变，使用聚焦离子束技术（FIB）制备横截面TEM样品，以捕获LTMO正极颗粒随着电池循环的表面和内部的变化。图像显示，在电池循环时，氧空位的形成和晶格转变是从颗粒表面开始并逐渐向中心传播。计算模拟表明，触发阴离子氧化还原过程导致氧空位的形成能和氧化氧离子的扩散势垒的降低，因此促进氧空位向内迁移。

Pengfei Yan, Jianming Zheng, Zhen-Kun Tang, Arun Devaraj, Guoying Chen, Khalil Amine, Ji-Guang Zhang, Li-Min Liu, Chongmin Wang, Injection of oxygen vacancies in the bulk lattice of layered cathodes. Nature Nanotechnology, 2019.

DOI: 10.1038/s41565-019-0428-8

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0428-8

20190423 AM综述：富Ni和富Li层状氧化物正极材料中降解行为的形成

NCM型的富Ni和富锂层状氧化物由于具有不同的稳定性问题导致寿命有限。在连续循环期间，尤其是电子和晶体结构遭受各种变化，最终导致疲劳和降解。卡尔斯鲁厄理工学院(KIT) Helmut Ehrenberg和Jürgen Janek团队对上述提到的不同材料进行了简要介绍，之后的主要目的是为了更好地了解这些层状过渡金属氧化物中发生的降解过程。通过最先进的分析技术，在不同尺度范围内分析化学成分对电池化学、电化学和循环稳定性的影响，从根本上表征疲劳机制形成的过程。

Lea de Biasi, Björn Schwarz, Torsten Brezesinski, Pascal Hartmann, Jürgen Janek, Helmut Ehrenberg, Chemical, Structural, and Electronic Aspects of Formation and Degradation Behavior on Different Length Scales of Ni‐Rich NCM and Li‐Rich HE‐NCM Cathode Materials in Li‐Ion Batteries. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201900985

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900985

20190423 AM综述：碳纳米材料的电化学贮钠和捕获的合理设计

韩国成均馆大学（SKKU）Ho Seok Park和Jun Young Lee团队全面回顾了碳材料用于钠离子电池（SIB）、钠离子电容器（SIC）和电容去离子（CDI）的结构和化学的合理设计。碳材料的类型分为有序碳、无序碳以及纳米多孔碳，并讲述了合成参数对这些碳材料的结构/化学的影响。这些碳材料的钠储存机制和性能与关键结构/化学因素相关，包括层间距、微晶尺寸、多孔特征、微/纳米结构、形态、表面化学和杂原子的掺杂。最后，作者对实际SIB、SIC和CDI发展的当前障碍和未来研究方向提出了自己的观点。

Jiyoung Kim, Min Sung Choi, Kang Ho Shin, Manikantan Kota, Yingbo Kang, Soojung Lee, Jun Young Lee, Ho Seok Park, Rational Design of Carbon Nanomaterials for Electrochemical Sodium Storage and Capture. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201803444

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201803444

20190425 ACS Nano：MOF合成具有相界的双金属硒化物用于储钠和OER反应

目前两相或多相化合物在能量应用中表现出良好的电化学性能，然而，对双金属化合物中高活性相界的机理研究，特别是在性能改进方面仍然是个谜。

中南大学梁叔全、周江和雷永鹏团队通过双金属硒化物异质结构（CoSe₂/ZnSe）纳米薄片揭示了其优越电化学性能背后的基本机制-相界效应，验证了CoSe₂和ZnSe晶畴之间具有晶格畸变的相界。通过实验和DFT得出当电子在异质界面处从CoSe₂侧转移到ZnSe侧时，相界面电荷的重新分布。通过Na+吸附能的计算证明，ZnSe侧具有高电子密度的相界更有利于Na+的吸附，从而加速反应动力学。TEM和原位XRD表明该纳米薄片在SIB中表现出多步氧化还原反应机理，可有效缓解Na+插入的应力，从而增强了反应的可逆性。此外，该材料还具有优异的OER活性。

验证：1）SIB中，CoZn-Se表现出更高的Na+扩散系数，高倍率和优异的循环稳定性（4000个循环）。Na₃V₂(PO₄)₃‖CoZn-Se全电池具有出色的钠储存能力，具有极佳的循环稳定性（高达800次循环）。2）CoZn-Se还具有良好的OER活性，在1M KOH中具有320 mV的小过电位，达到10 mA cm^-2，并具有出色的稳定性（15 h或2000 个CV循环）。

Guozhao Fang, Qichen Wang, Jiang Zhou, Yongpeng Lei, Zixian Chen, Ziqing Wang,Anqiang Pan, Shuquan Liang, Metal Organic Framework-Templated Synthesis of Bimetallic Selenides with Rich Phase Boundaries for Sodium-Ion Storage and Oxygen Evolution Reaction, ACS NANO, 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.9b00816

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.9b00816

三：锂-硫电池

20190422 Nano Lett.：原位生成Li₂S-C纳米复合材料用于超高面载量的全固态锂硫电池

全固态锂硫电池（ASSLSB）由于能够消除Li-S电池的两个关键问题（穿梭效应和安全性），在过去的十年中，已取得了显著的进展。然而，由于S和Li₂S的绝缘性质以及循环期间的大体积变化，同时实现活性材料的高面负载和高利用率仍然是一个巨大的挑战。

厦门大学杨勇和龚正良团队报道了一种独特的Li₂S@C纳米复合材料作为正极，通过燃烧锂金属与CS₂，导电碳和Li₂S纳米晶同时产生，从而形成碳包裹的纳米级Li₂S颗粒，然后将Li₂S@C纳米复合材料、硫化物电解质Li₇P₃S₁₁（LPS）和乙炔黑（AB）球磨混合，来形成混合的离子和电子传导网络。原位形成的碳基质可以紧密地包裹在Li₂S纳米颗粒上，这不仅显著地提高了电子传导性，而且有效地抑制了Li₂S的团聚，并适应了循环过程中Li₂S的大体积变化。同时，纳米尺寸的Li₂S颗粒可以缩短Li离子的扩散路径并减轻锂化/脱锂时的应力。此外，通过球磨形成的均匀分布的离子和电子传导网络促进了纳米级渗透网络的形成，从而增加电化学活性表面积。因此，具有非常高的Li₂S面载量（7 mg cm^-2）的Li₂S@C纳米复合正极具有91％的Li₂S利用率（相当于1067 mAh g^-1的可逆容量），表现出优异的电化学性能：高比容量、良好的倍率性能以及出色的循环性能。

Hefeng Yan, Hongchun Wang, Donghao Wang, Xue Li, Zhengliang Gong, Yong Yang, In-situ generated Li2S-C nanocomposite for High-Capacity and Long-Life All-Solid-State Lithium Sulfur Batteries with Ultrahigh Areal Mass Loading. Nano Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00882

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00882

四：碱金属负极

20190426余桂华EES：与液态Na-K相关的石墨插层化合物用于碱金属负极

具有高理论容量和低氧化还原电位的碱金属负极（Li，Na，K）非常有希望用于实现高能量密度可充电电池。尽管在Li-金属中已经做出了大量的努力，但枝晶生长以及严重的界面问题仍然是碱金属电池（AMB）的基本挑战。

德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华课题组报道了将原位形成的石墨插层化合物（GIC）框架与液态Na-K合金电极相结合，使其成为在高电流密度和高容量下可长时间稳定地剥离/沉积的碱金属负极。合成方法是在室温下进行的，由于钾在碳纤维基质中的扩散速度比钠快得多，从而形成GIC（KC8）的骨架，进而可以提高润湿性，以诱导Na-K合金的注入，最后形成均匀电极。液态合金的自愈合和高表面张力以及由GIC网络支持的快速电子和质量传输的协同作用，使得Na-K复合电极非常稳定，合成的NaK-GIC-碳（NaK-GC）电极的对称电池能够在20mA cm^-2下维持5000小时的连续稳定剥离/沉积。此外，在液态Na-K负极和K双（氟磺酰基）酰亚胺（KFSI）-EC / DEC电解质之间实现了与氟化物组分的稳健界面。

Leyuan Zhang, Sangshan Peng, Yu Ding, Xuelin Guo, Yumin Qian, Hugo Celio, Gaohong He, Guihua Yu, Graphite Intercalation Compound Associated with Liquid Na-K Towards Ultra-Stable and High-Capacity Alkali Metal Anodes. Energy Environmental Science, 2019.

DOI: 10.1039/C9EE00437H

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00437h#!divAbstract

五：金属-空气电池

20190418 Angew.：界面协调耦合缺陷工程助力工作温度广的便携式锌空气电池

兰州大学Pinxian Xi团队通过除氧/再掺杂策略将界面效应引入非贵金属Ni-Co-O体系，在NiO / CoO过渡界面纳米线（TINW）中形成丰富的过渡界面，这些具有配位缺陷的特殊界面可被视为加速OER/ORR反应的主要活性位点。DFT计算表明超高电子传递速率源自于富含电子的界面区域，其能够引起克服强电子传递的库仑势垒。这种效应通过Ni-Ni或Co-Co配位缺陷的d-d偶联，导致进一步接近t_2g-e_g电子转移的费米能级（E_F）。由于富含电子的界面区域与配位缺陷位点的耦合，赋予了快速的氧化还原速率，较低的活化势垒能够实现快速的电子转移，致使优异的OER / ORR性能。当组装成空气电极时，NiO/CoO TINW具有842.58 mAh g_Zn^-1的高比容量，996.44 Wh kg _Zn^-1的高能量密度，长时间稳定性超过33 h（25 ℃），并且在低温（-10 ℃）和高温（80℃）下具有卓越的性能。

Li An, Bolong Huang, Yu Zhang, Rui Wang, Nan Zhang, Tengyuan Dai, Pinxian Xi, Chun-Hua Yan, Interfacial Coordinational Coupled Defect Engineering Boosted Portable Zinc‐Air Battery with Broad Work Temperature. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201903879

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201903879