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据科技日报报道，2月22日，德国开姆尼茨工业大学及中国长春应用化学研究所科学家在《先进能源材料》杂志上撰文称，他们研制出了迄今世界上最小的电池，可为一粒灰尘大小的计算机供电。报道称，研究团队制造出可以反复充电的迄今最小的微电池，其比一粒盐还小，能为世界上最小的计算机芯片供电约10个小时。同时，该方法与现有芯片制造技术兼容，能够在晶圆表面生产高通量微型电池。研究团队的目标是设计一种直径小于1平方毫米、可集成在芯片上的电池，其最小能量密度仍为100微瓦时/c㎡。为实现该目标，团队在显微镜下卷起了集电器和电极条，特斯拉在大规模制造其电动汽车的电池时也采用了类似的工艺。研究人员表示，这款微型电池有望在物联网、微型医疗植入物等领域大显身手，应用于未来的微纳电子传感器和执行器内。【20条问答】宁德时代曾毓群：电池生产只有芯片用美国技术近日，宁德时代召开了一场小规模的媒体沟通会，董事长曾毓群、董事会秘书兼副总经理蒋理，以及财务总监郑舒，对投资者关注的问题进行了回应。会议期间，宁德时代曾毓群透露，在电池生产过程中，没有直接涉及美国的技术、材料和设备，现在唯一依赖美国的就是BMS里的芯片，但这个制程不高，28nm就够了，目前国产技术已经具备。
余彦教授AM：高效Mo2C电催化剂，室温钠硫电池800次稳定循环！
室温钠硫（RT Na-S）电池作为有前景的下一代储能候选者，由于其高能量密度和丰富的地球元素储量而受到越来越多的关注。然而，RT Na-S电池的固有缺点（即巨大的体积变化、多硫化物穿梭以及S的绝缘性和低反应性）阻碍了它们的进一步应用。中科大余彦教授团队设计并合成了嵌有高度分散Mo2C纳米颗粒的分级多孔中空碳多面体，以作为高性能RT Na-S电池的S主体。通过简单调整ZIF（沸石咪唑骨架）前驱体的结构和碳化处理，获得了具有丰富微孔和中孔（HPC）的中空碳多面体。HPC可以增强S复合材料的电子导电性，避免循环过程中体积变化引起的电极粉化。同时，高导电性分散的Mo2C对多硫化物有很强的化学吸附作用，并可催化多硫化物的转化，从而有效抑制多硫化物的溶解，并加速其反应动力学。受益于上述优势，所制备的S@HPC/Mo2C正极表现出高可逆容量（0.2 A g-1下循环120次循环为1098 mAh g-1）、长循环寿命（5 A g-1下经过800次循环后为 503 mAh g-1）优异的倍率性能（10.0 A g-1时为483 mAh g-1）。这项工作为提高 RT Na-S电池的性能提供了一种新方法。相关成果以题为“A High-Efficiency Mo2C Electrocatalyst Promoting the Polysulfide Redox Kinetics for Na-S Batteries”发表在国际顶级期刊AM上。https://doi.org/10.1038/s41586-021-04053-6近日，中科院分子纳米结构与纳米技术重点实验室郭玉国教授和徐泉研究员在Advanced Materials上发表了题为“Micron-Sized SiMgyOx with Stable Internal Structure Evolution for High-Performance Li-Ion Battery Anodes”的论文。该工作通过原位制备镁掺杂的SiOx(SiMgyOx)微粒来避免开裂问题。SiMgyOx中硅酸镁的均匀分布，有助于在颗粒内部建立键合网络，从而提高锂化模量，并抑制纳米Si电化学团聚和内部裂纹的产生。制备的微米级SiMgyOx负极在高载量下表现出高的可逆容量、优异的循环稳定性和低的电极膨胀。SiMgyOx@石墨负极和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极组装的21700圆柱型电池能够稳定循环1000次，满足电动汽车的实际要求。https://doi.org/10.1002/adma.202200672浙江理工大学胡毅教授和美国特拉华大学付堃教授展示了一种简单且可大规模的方法来制备由Li7La3Zr2O12（LLZO）陶瓷结构组成的固态电解质，该方法以蚕丝为模板形成三明治结构的石榴石LLZO陶瓷结构复合固态电解质（LLZOCF-CSE）。柔性LLZO CF-CSE显示出明显提升的热稳定性和电化学稳定性（5.1V 的宽电化学窗口）。实验结果表明，使用LLZOCF-CSE制备的锂对称电池可以在50℃下稳定循环700小时不短路。同时，基于LiFePO4正极的ASSLB 在50°C下具有高可逆容量和出色的循环稳定性（在0.2 C 下循环100 次后为149.3mAh g-1 ，在1C下循环500次后为107.2mAh g-1）。此外，基于LLZOCF-CSE的柔性锂金属软包电池在极端条件下也能够安全稳定运行。这项工作为设计具有独特结构和高能、安全和长循环稳定的ASSLBs陶瓷电解质提供了一种新的策略。该研究以题目为“GarnetCeramic Fabric-Reinforced Flexible Composite Solid ElectrolyteDerived from Silk Template for Safe and Long-term StableAll-Solid-State Lithium Metal Batteries”的论文发表在材料领域国际顶级期刊《EnergyStorage Materials》。https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.02.018东北师范大学吴兴隆教授课题组AFM：正负极界面协同改性实现的全气候/长循环双离子电池
近期，东北师范大学吴兴隆教授课题组通过正/负极双管齐下地优化了电极界面，提升了锂-石墨双离子电池（Li-G DIBs）在-20~40℃宽温度区间内电化学性能。并且通过非原位XRD，TEM，SEM，XPS等表征手段分析了其在不同工作温度下的界面成分和电极材料结构演化。使得Li-G DIBs在室温下表现出稳定的长循环寿命(2700次循环后容量保持率为80%，200 mA−1)。该文章发表在材料类顶级期刊Advanced Functional Materials上。https://doi.org/10.1002/adfm.202201038黄云辉/赵文俞/赵焱等联手最新advs.:电子定位法使超薄合金锂金属负极具有优良稳定性武汉理工大学赵文俞、赵焱和华中科技大学黄云辉课题组合作，提出通过在铜箔表面沉积Bi、Al或Au金属与锂进行原位合金化，制备具有电子局域化和高表面功函数的锂基超薄合金。本工作发现电子局域化可以诱导锂离子的自平滑效应，从而显着抑制枝晶锂的生长。同时，高表面功函数可以有效缓解电解质与锂之间的副反应。以所获得的锂金属超薄合金作为负极，实现了优异的循环性能。S||Bi/Cu-Li全电池在200次循环后提供736 mAh g-1的比容量。这项工作为制造长寿命和高容量锂电池提供了新的策略。相关论文以题为：“Electronic Localization Derived Excellent Stability of Li Metal Anode with Ultrathin Alloy”发表在Adv.Sci.上。https://doi.org/10.1002/advs.202105656浙大陆盈盈：由外向内的新结构设计实现4.6V高电压钴酸锂！来自浙江大学的陆盈盈研究员团队在LiCoO2晶体上制备了由外向内的纳米结构。外层是由电化学稳定的LiF和Li2CoTi3O8粒子起到物理屏障的作用，从而防止正极和电解质的破坏，而内层的F掺杂则促进了Li离子的扩散，从而稳定了晶格氧。在它们之间有类尖晶石相的过渡层，从而沿锂浓度梯度生成坚固而完整的锂离子传输通道。在这种结构的保护下，LiCoO2可承受4.6 V的高电压，高负载密度的LCO/石墨软包全电池在4.5 V下循环135次后能量密度保持率为81.52%。相关工作以题为“Outside-In Nanostructure Fabricated on LiCoO2 Surface for High-Voltage Lithium-Ion Batteries”的研究性文章在《Advanced Science》上发表。https://doi.org/10.1002/advs.202104841鲍哲南院士，最新JACS！
近日，美国斯坦福大学鲍哲南院士等人系统地设计和表征了一系列完全可降解的吡咯并吡咯二酮(DPP)基聚合物，并设计了侧链，以研究几个分子设计参数对这些聚合物降解寿命的影响。通过紫外-可见光谱监测降解动力学，研究者发现聚合物在溶液中的降解依赖于分支点和Mn的聚集，随着聚集的减少，降解速度加快。此外，增加聚合物的亲水性可以促进水的扩散，因此沿聚合物主链的亚胺键的酸水解。这些聚合物的聚集特性和降解寿命在很大程度上依赖于溶剂，氯苯中的聚合物降解时间是氯仿中的6倍。研究者开发了一种新的方法来量化聚合物在薄膜中的降解，并观察用于设计高性能半导体的类似因素和考虑因素(例如，链间顺序、结晶尺寸和亲水性)会影响亚胺基聚合物半导体的降解。研究者发现，三元共聚是一种很好的方法来实现具有良好电荷传输和调谐降解特性的可降解半导体。相关工作以“Impact of Molecular Design on Degradation Lifetimes of Degradable Imine-Based Semiconducting Polymers”为题发表在最新一期的《J. Am. Chem. Soc.》。原文链接：
https://doi.org/10.1021/jacs.1c12845A. Manthiram教授Angew：稳定循环超过13200小时，共价有机骨架作为稳定锂金属负极的有效保护层
近日, 美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Arumugam Manthiram教授团队通过在Li上原位制造薄的共价有机骨架层（COF-Li）以抑制Li枝晶生长并减轻Li负极上的副反应。COF具有周期性且均匀的孔隙率，能够选择性地筛分锂离子并引导锂均匀沉积。因此，COF-Li在重复的锂电镀/剥离过程中没有枝晶出现，并在10 mA cm-2的高电流密度下能够稳定循环超过13200小时，过电位仅16 mV，面积容量高达10 mAh cm-2。相关研究成果以“Covalent Organic Framework as an Efficient Protection Layer for Stable Lithium-metal Anode”为题发表在国际顶尖期刊Angewandte Chemie International Edition上。https://doi.org/10.1002/anie.202116586硅碳负极商业化应用迈出重要一步
近日，深圳贝特瑞新材料集团股份有限公司联合哈尔滨工业大学和厦门大学团队在ACSApplied Materials &Interfaces期刊上发表研究论文，报道了一种微纳结构多孔Si/C微球的大规模合成，该微球由紧密固定在微米级交联多孔C骨架中上的Si纳米颗粒组成，该骨架被薄C层(表示为P-Si/C@C)覆盖，使用低成本的喷雾干燥方法和以无机盐作为造孔剂的化学气相沉积工艺，已实现工业级量产。https://doi.org/10.1021/acsami.1c22656JeffDahn最新系统研究！手把手教你合成富锂正极！
许多关于富锂材料的报道并未研究合成后材料中的锂含量，这意味着结果可能归因于由于热损失导致锂含量比实际更多。有一些研究确实研究了合成后材料中锂的含量，但是很难得知其在富锂材料相关论文中的普遍性。对合成材料中的锂含量的细致研究对于富镍材料来说更加重要，因为锂可能作为残留的锂杂质存在，而不是在材料中。来自达尔豪斯大学的J.R. Dahn团队在J.Electrochem.Soc.发表的工作提供了一种清晰而简单的方法来跟踪合成后Li的去向。在氧气、干燥空气或空气中用过量的锂前驱体合成了各种富镍Liy[Ni1-xMnx]O2（x=~0.08，0.2，0.5）材料，对在合成过程中过量的锂的行为进行研究。合成材料的Li[Ni1-xMnx]O2组分是单相的，在氧气中合成的材料中Li层中的Ni较少。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）和对所制备样品和用水漂洗的样品的滴定实验可用于确定加热过程中的锂损失量、材料在合成中吸纳的锂量和样品中作为杂质相存在的残留锂的量。在氧气和干燥空气中合成的材料在加热过程中损失了相似数量的锂，但在空气中合成导致更多的锂损失。在氧气中合成增加了Liy[Ni1-xMnx]O2材料中的锂含量y。Mn含量较高的材料可以吸纳更多的Li，形成y值较大的富锂材料。从这些实验中，Li的去向可以追踪到热损失、作为杂质相的残留Li或作为Mn含量和合成气氛的函数被吸纳到材料中。原文链接：
https://doi.org/10.1149/1945-7111/ac5483如今，固态锂金属电池（SSLMB）因其高能量密度和安全性而受到研究人员的关注，被认为是最有前景的储能装置。然而，与锂离子电池（LIB）相比，固态电解质（SSE）中的低离子电导率以及SSE与电极之间较差的界面接触抵消了SSE的一些优势。因此，SSLMB具备高能量密度、临界电流密度低以及充电速度慢的特点。在此，来自上海科技大学的刘巍团队在Adv.Energy Sustainability Res期刊上发表的综述回顾了快充SSLMB的最新进展和展望。在本综述的第二部分，全面强调了提高快充电池SSE性能的各种策略。第三部分讨论了有利于电池快充的各种合理结构设计方案。最后对快充SSLMB的发展进行了总结和展望。提出快充和SSLMB的结合对于下一代高能量密度、高安全性和高充电率的储能设备具有相当的竞争力。https://doi.org/10.1002/aesr.202100203
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