Adv. Energy Mater.:固化正极-电解质界面助力锂硫电池 锂硫电池具有理论比能量高、成本低和环境友好等优势,已被公认是未来储能市场最具潜力的二次电池之一。然而,锂硫电池的应用受到电极-电解质界面(尤其是正极-电解质界面)不稳定电化学作用的阻碍。在正极与电解液形成固液界面的情况下,硫的放电中间产物与液体电解液溶剂分子之间的强相互作用造成活性硫物种通过穿梭过程从正极到负极持续损失,从而导致电池循环性能的恶化。通过固化正极-液体界面,有望缓解多硫化物-溶剂相互作用,改善锂硫电池电化学性能。本文总结了在液态、准固态和全固态Li-S体系中建立固化正极-电解质界面的策略,讨论了界面电荷转移和化学演化的基本原理。通过这些讨论,阐明了锂硫电池合理的界面设计,以达到最佳的存储性能和使用寿命。 Solidifying Cathode–Electrolyte Interface for Lithium–Sulfur Batteries. Adv. Energy Mater. 2020. DOI: 10.1002/aenm.202000791https://doi.org/10.1002/aenm.202000791.No-Number- 03
Adv. Mater.:高比能长寿命锂硫电池电解液的合理配置 锂-硫系电池是高能量储存技术的理想选择。然而,传统的采用液态电解质的电池存在着不可逆的活性物质损失和可溶中间体的穿梭现象。采用锂离子导电聚合物电解质来缓解穿梭问题的新型电池由于硫/硒的不完全放电而受到阻碍。在此,研究者提出了一种原位界面聚合策略,在LiPF6涂层隔膜和正极之间形成液体/聚合物混合电解质。在隔膜上原位形成的聚合物凝胶电解质显示出较高的Li+转移数,可作为防止穿梭效应的化学屏障。通过解决穿梭效应和S/Se不完全放电之间的困境,新的电解质结构被证明可以促进高容量正极的稳定循环。最终实现了高比能、长循环寿命的Li-S和Li-Se电池,具有潜在实用价值。 A Rational Reconfiguration of Electrolyte for High-Energy and Long-Life Lithium–Chalcogen Batteries. Adv. Mater. 2020. DOI: 10.1002/adma.202000302https://doi.org/10.1002/adma.202000302.No-Number- 04
石榴石型电解质在空气中的化学性质不稳定,会在电解质表面产生污染物,导致与锂金属的界面接触不良。石榴石在大于700℃下热处理可以去除表面污染物,但会再生空气中的污染物,并且由于暴露出更多的电子导电缺陷部位,加剧了锂枝晶的问题。与去除方法不同的是,研究者在这里报告了一种新的表面化学方法,它能在小于180℃的中等温度下将污染物转化为氟化界面。改性后的界面对Li +表面扩散显示出高电子隧穿势垒和低能垒,因此可以在1.4mA cm−2的高临界电流密度下实现无枝晶的Li电镀/剥离。这种新化学方法为实现高比能固态锂金属电池提供了一种切实可行的解决方案。 Building an Air Stableand Lithium Deposition Regulable Garnet Interface from Moderate-Temperature Conversion Chemistry. Angew. Chem. Int. Ed. 2020. DOI: 10.1002/anie.202003177https://doi.org/10.1002/anie.202003177No-Number- 08
Mater. Today:迈向更好的锂金属负极:挑战与策略 负极材料是电池的关键部件,对电池的比能量和功率有着重要的影响。锂金属具有较高的理论比容量(3860 mAh g-1)和较低的氧化还原电位(与标准氢电极相比为3.04V),被认为是最终负极。具体地说,具有安全性的可充锂金属电池(LMBs)有望超过当前锂离子电池的能量密度。遗憾的是,锂枝晶的生长、电解液的消耗、体积变化的严重性以及由此带来的潜在安全隐患限制了其实际应用。据报道,近年来,基于电解质化学控制、界面工程和锂主体结构修饰的策略已经取得了进展。目前,趋势是转向全固态LMBs,然而,在离子导电率低、界面接触不良、动力学迟滞等方面仍存在严重的挑战。这篇综述着重指出了问题,并为稳定液态,聚合物,陶瓷和复合电解质中的锂金属负极提供了更多见解。此外,提出了克服上述挑战的新方法和新材料。本文旨在提出相关问题,并概述下一代高能储存系统的未来策略。 Towards better Li metal anodes: Challengesand strategies. Mater. Today, 2020. DOI: 10.1016/j.mattod.2019.09.018https://doi.org/10.1016/j.mattod.2019.09.018.No-Number- 09
Adv. Sci.:用于高性能水系锌离子电池的可调层状(Na,Mn)V8O20·nH2O正极材料 可充电水系锌离子电池(ZIBs)在储能方面有着广阔的应用前景。然而,有限的正极候选物困扰着ZIBs的发展,其通常显示出低容量或不良的循环性能。本文报道了一种可逆的Zn/(Na,Mn)V8O20·nH2O体系,通过在NaV8O20中引入锰离子得到(Na,Mn)V8O20,在电流密度为0.1 A g−1时,其比容量为377 mAh g−1。通过实验和理论分析,发现(Na,Mn)V8O20·nH2O的优异性能归因于Mn2+/Mn3+诱导的高电导率和Na+诱导的Zn2+快速迁移。此外,还探讨了以铁、钴、镍、钙、钾取代锰,从(Na,Mn)V8O20·nH2O中衍生出的其它正极材料,以证实过渡金属离子的独特优势。随着NaV8O20中Mn含量的增加,(Na0.33,Mn0.65)V8O20·nH2O在1000次循环后可提供150 mAh g−1的可逆比容量和99%的容量保持率。这项工作为开发高性能水系ZIBs开辟了新的机遇。 Tunable Layered (Na,Mn)V8O20·nH2O Cathode Material for High-Performance Aqueous Zinc Ion Batteries. Adv. Sci. 2020. DOI: 10.1002/advs.202000083https://doi.org/10.1002/advs.202000083.No-Number- 10
Nano Energy:稳定锂金属负极的超亲锂纳米晶化策略
调节集流体的表面形貌或物理性质,进而调节液态锂对基底的润湿性,对于稳定锂金属负极具有重要意义。在此,研究者提出了一种可规模化且易于制造锂金属复合负极的方法。在这种方法中,通过将金属纳米粒子(MNPs)锚定在三维集流体上,获得了良好的液态锂,在基体上实现了稳定的锂成核和电镀。与金属箔或块状泡沫相比, MNPs降低了表面能并产生了拉普拉斯压力,这可以作为液态锂润湿性的驱动力,因此可以使锂均匀地沉积并降低成核的过电势。因此,制造的对称Li|Li电池可在0.5 mA cm-2下循环2000小时以上,电压极化小于20 mV。当与LiFePO4正极组成全电池时,复合锂负极表现出优异的稳定性,在0.5C下可实现200圈的稳定循环。 A super-lithiophilic nanocry stallization strategy for stable lithium metal anodes. Nano Energy 2020. DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104731https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104731