局部配位与迁移网络拓扑如何影响低能 ɛ-LiMnO₂ 相中的锂离子输运与脱锂
Electrochimica Acta 刊发研究,探讨局部配位环境与迁移网络拓扑对低能 ɛ-LiMnO₂ 相中 Li 离子输运和脱锂行为的调控作用。作者为 Fukuan Wang、Busheng Wang 和 Yong Liu,论文发表于该刊第 581 卷。
Electrochimica Acta 刊发研究,探讨局部配位环境与迁移网络拓扑对低能 ɛ-LiMnO₂ 相中 Li 离子输运和脱锂行为的调控作用。作者为 Fukuan Wang、Busheng Wang 和 Yong Liu,论文发表于该刊第 581 卷。
研究构建了带均匀亲锂银底层的多孔铜骨架,用于锂金属负极中实现自下而上的锂沉积。该结构通过亲锂银底层引导锂优先沉积于骨架底部,相关成果发表于 Electrochimica Acta 第 581 卷。
研究提出利用电化学阻抗谱(EIS)与全电芯半无限扩散相似性估计锂离子电池内部温度,论文发表于 Electrochimica Acta 第 581 卷,作者为 Gaoshan Zhang 与 Zeyu Li。
研究提出面向共享汽车车队的聚合 V2G 优化方法,将车辆出行需求与能量约束耦合建模。作者为 S. de la Torre、J.A. Aguado、Carmen M. Valenzuela 和 Mario Galán,成果发表于 Energy Conversion and Management 第 371 卷。
针对混合热电–液冷电池热管理系统,研究采用代理模型辅助的多目标优化方法进行设计寻优。相关成果发表于 Energy Conversion and Management 第 371 卷,作者为 Ali H. E. Hosseini 与 Ehsan Houshfar。
一项发表于 Journal of Energy Storage 的研究提出循环内与循环间联合建模方法,用于锂离子电池健康状态(SOH)与剩余使用寿命(RUL)的协同估计。作者为 Qiang Zheng、Yuting Zhang、Chao Li、Yang Lu、Boyuan Yang。
针对间接空冷系统在频繁调峰工况下的能效与动态灵活性问题,研究分析了成本、性能与鲁棒性之间的权衡关系。该研究由 Jingyao Wang 等人完成,发表于 Energy 第 365 卷。
研究通过动态建模对波动功率下光伏耦合碱性水电解与电池储能系统进行物理信息设计。作者为 Jinyoung Ham、Bobby Laviguer、Dohyung Jang、Haeseong Shin、Jack Brouwer 和 Sanggyu Kang,成果发表于 Energy 第 365 卷。
一篇综述系统梳理了锂离子电池从电芯级产热到电池包级冷却的多物理场建模研究,涵盖Bernardi产热模型误差评估、等效电路-热耦合模型在LFP电池宽温域高倍率脉冲放电下的适用性,以及P2D等电化学-热耦合模型对高倍率充电析锂的分析。研究还涉及热失控传播的降阶模型与CFD-热阻网络耦合排气建模、复合PCM冷板与波浪形微通道等冷却方案,以及温度相关各向异性导热系数对热扩散的影响。
研究采用描述符指导的分子筛选策略,从取代苯胺衍生物中识别出 4-bromo-N,N-dimethylaniline(BrNNA)作为界面活性电解液组分,使 Mg(TFSI)₂ 基电解液实现无需活化的快速镁沉积/剥离。含 BrNNA 的电解液在对称电池中 0.1 mA cm⁻² 下稳定运行超 2400 h,10 mA cm⁻² 下累积面容量达 5 Ah cm⁻²,并在多种正极材料的全电池中得到验证。
研究者提出剪切主导剥离(SDE)策略,用水溶性聚合物静电锚定层状前驱体,将球磨冲击能转为层间剪切,实现百克级单层氟化石墨烯(FGr)制备并保持氟完整性。所得 FGr 在 25 Ah Li/CFx 电芯中实现 832.0 Wh kg−1(0.1 C)和 737.5 Wh kg−1(0.5 C)的高倍率能量密度。
在 Al||石墨烯电池中构建 AlF3 富集人工界面,使铝沉积/剥离库仑效率达 99.9%,石墨正极比容量从 94.9 提升至 122.6 mAh g−1。该电池还实现 817 C 超高倍率(2.936 s 充满)和超过 100 000 次循环的超稳定循环寿命。研究揭示 AlF3 具有最高界面能、抗枝晶机械强度和电子阻挡电化学稳定性,是理想的人工界面组分。
研究者通过机械化学方法将分级结构NiSₓ框架与锂箔集成,构建出质量-电荷调控微区功能化锂负极(MCRM-Li),可分区体相锂并耗散局部电流密度,原位形成富Li₂S界面相并诱导Li₂S/LiF富集SEI。基于该负极的对称电池实现超过5380 h无枝晶沉积寿命,LiFePO₄全电池在2 C下循环1000次后容量保持94.1%。
研究者通过机械混合硫与硫化锂(Li₂S)合成部分锂化的 S@Li₂S 正极材料,Raman、ssNMR 和 S K-edge XANES 表征发现其中形成了可在室温下稳定的多硫化锂(Li₂Sₙ)物种,挑战了多硫化锂在全固态电池中不稳定的传统观点。
研究人员将相干共生的钙钛矿 Ca2MnO4 相引入层状 NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 框架,构建出耐应变复合正极结构。该钙钛矿相在快速脱钠过程中缓冲晶格形变、抑制应变积累,稳定层状主体的结构演化,从而改善高倍率循环稳定性。这一晶格级调控策略为高倍率、长寿命钠离子电池提供了新路径。
研究团队用超声喷涂在 Al 箔上制备了非连续亲钠随机矩阵,以 <0.092 mg cm⁻² 的超低负载 Bi₀.₄Sb₁.₆Te₃ 纳米层引导钠致密成核与平面沉积。
一种耦合空间-电子构型策略通过电解液添加剂 BTA(苄基三甲基碘化铵)实现锌硫电池双界面调控:BTA 在锌负极界面形成稳定吸附层,排斥水合质子并抑制副反应,其释放的 I⁻ 同时催化硫正极转化。
一种水凝胶电解质通过耦合热力学与动力学调控水结构,打破四面体氢键网络并限制分子动力学,从而抑制水结晶与析氢副反应。该电解质调控界面 Zn²⁺ 传输以促进均匀锌沉积,使对称电芯稳定运行超 8000 h、全电芯循环 15000 次,并在 −30°C 下保持高可逆性。
Co4N/Co2P 复合物通过界面晶格失配产生局部应变与不对称 N─Co─P 配位,诱导 Co 3d 电子从低自旋向高自旋转变,增强对多硫化物的吸附与转化。该材料用作锂硫电池改性隔膜时,在 0.2 C 下首圈放电容量达 1389.4 mAh g−1,100 圈后保持 905.9 mAh g−1,单圈衰减率 0.35%。
一种负载Ga-In液态金属的PVA水凝胶电解质通过可控释放液态金属,在锌负极原位构建保护界面,促进Zn沿(103)晶面沉积并溶解枝晶。使用该电解质的Zn对称电池在1 mA cm⁻²、1 mAh cm⁻²下稳定循环6000 h,Zn||NH₄⁺-V₂O₅全电池在200 mA g⁻¹下运行超1750 h,容量保持率85%。
研究提出多选择性主导配位机制,揭示多盐高熵电解液(HEE salts)中富阴离子溶剂化环境的起源。MD 模拟与光谱表征显示,阴离子配位选择性提升使 Li+ 进入高度离域且动态可重构的溶剂化环境,诱导形成无机含量达 49.2% 的薄而均匀 SEI。混合五盐电解液使 250 mAh 软包电芯 200 次循环后容量保持率达 97.18%。
基于硬软酸碱原理引入 Br⁻ 重构 Te⁴⁺ 配位环境,形成稳定的 TeBr₄ 以抑制电压衰减,同时深度充电原位生成 Br₃⁻ 为 Te 转化开辟化学氧化旁路。该 Zn-Te 电池在 0.5 A g⁻¹ 下容量达 837 mAh g⁻¹,5 A g⁻¹ 下为 483 mAh g⁻¹,其中超过一半容量由高压平台稳定贡献。少量聚乙烯吡咯烷酮的加入通过吸附作用进一步提升了容量保持率。
一种氢键干预策略可抑制MnO₂中有害的质子共嵌入,并有效抑制第二次放电平台的衰减。该策略调控质子嵌入动力学,保持MnO₂的2×2隧道结构完整,同时缓解副反应与锌枝晶生长。在2.62 mAh cm⁻²面容量、N/P比2.2、30 µL mAh⁻¹贫电解液条件下,Zn-MnO₂软包电芯实现167 Wh kg⁻¹比能量,并在−10°C下具有一年循环寿命。
痕量透明质酸锌(HA-Zn)添加剂可在锌负极上协同构建贫水双电层与富晶界 SEI,其中 ZnS 和 Zn₃N₂ 构成的晶界实现超快 Zn²⁺ 传导(能垒 0.32 eV,tZn²⁺ = 0.74)。
研究人员设计出一种基于高熵聚合物的无孔高熵隔膜(HES),首次从隔膜角度实现锂金属电池在 −70°C 至 150°C 的长期运行。HES 具有优异的电解液浸润性和热稳定性,其内部丰富离子传输通道可均匀加速离子传输,并促进形成稳定的无机/B 富集 SEI 与 CEI,抑制锂枝晶和副反应。
研究者通过低浓度 1,3-二甲基-2-咪唑啉酮添加剂设计温度响应型双电层,在锌负极原位构建自适应 SEI:低温至室温下添加剂优先分解形成有机-无机杂化 SEI,高温下阴离子分解生成富无机 SEI。
一种反应衍生纳米晶-非晶 Li2S 正极配合可变形 Na 集流体,使无负极全固态 Li–S 电池在 4 MPa 低堆叠压力下实现稳定循环。Li2S-PI3 8% 全电池在 0.5 C、4 MPa 下 200 次循环后容量保持率约 100%,0.2 C 下 400 次循环后为 89.71%;即使在 1 MPa 下,300 次循环后仍保持 70.54% 容量。
研究建立时间尺度解耦极化框架,定量区分静态锌卤电池中的欧姆、活化与浓差极化,发现浓差极化在高碘负载下占主导。据此设计的Fe@PG正极宿主在14.1 mg cm⁻²碘负载下,于70.5 mA cm⁻²(5 A g⁻¹)实现0.43 V低极化损耗,较对照降低29.5%,能量/功率密度达214.1 Wh kg⁻¹/1761.4 W kg⁻¹,3000次循环后容量保持82.0%。
研究者基于氧功能化碳纳米管纤维(OCNTF)开发出纤维状锌电极,利用其与锌的低晶格失配及相邻纳米管间的谷区效应诱导均匀锌成核生长,抑制枝晶形成。通过定制的连续电镀系统,实现了米级纤维状锌金属电池(M-FZBs)的规模化制备,能量密度达 151.0 µWh tex⁻¹,并展现出优异的耐腐蚀性与结构稳定性。
Hyung-Kyu Lim、Hyeon Su Jeong、Jinwoo Lee、Nam Dong Kim 等人在 Advanced Energy Materials 报道了一种无枝晶锌纤维负极的连续制备路线。氧功能化碳纳米管纤维表面的纳米级凹谷可引导锌均匀成核,并逐步合并为光滑共形的金属镀层。所得米级纤维可制成柔性、可打结的锌电池,适用于可穿戴自供能系统。
Computers & Chemical Engineering 第216卷将刊出 Marcus Pereira、Eric Dixon、P. Kerr Wall、Xun Tang 与 Jose A. Romagnoli 的论文,提出一种拓扑感知的图-时序代理架构,用于多元过程建模。
Yuheng Du 等人提出一种带不确定性量化的半监督贝叶斯学习方法,用于标签数据有限条件下的锂电池健康状态(SOH)可靠估计。该方法面向标注样本稀缺场景,通过半监督学习利用未标注数据,并给出预测的不确定性量化。研究发表于 Computers & Chemical Engineering 第 216 卷。
推荐理由:针对标签数据稀缺场景,提出半监督贝叶斯学习并给出 SOH 估计的不确定性量化,可迁移到其他小样本回归任务。
研究者提出 Panoramic Partial Least Squares(Π-PLS),一种具有配对潜方向的透明简约多元回归模型,作者为 Vishal Agrawal、Fritjof Nilsson 和 Stefan B. Lindström。该研究发表于 Computers & Chemical Engineering 第 216 卷。
研究针对供应链中断场景,提出集成化学-能源社区的韧性移动时域动态优化方法。作者为 Thiago Oliveira Cabral 与 Davood B. Pourkargar,成果发表于 Computers & Chemical Engineering 第 216 卷,2027 年 1 月出版。
研究提出一种利用垂直 NAND 闪存实现的混合近似-精确神经网络。该方案将近似计算与精确计算结合,借助垂直 NAND 闪存的存储特性支撑神经网络运算。相关成果发表于 Nano Energy,作者包括 Sung-Ho Park、Ryun-Han Koo、Yeongheon Yang、Jiseong Im、Jonghyun Ko 与 Jong-Ho Lee。
研究采用机器学习辅助设计葫芦脲修饰的热敏高效吸附剂,用于盐湖卤水提锂。相关成果发表于 Chemical Engineering Science 第339卷 Part B,作者包括 Yujie Hu、Xin Zhang、Zhengfeng Xie 等。
针对 HMMC 群体平衡方程,Ville Alopaeus 与 Mahdi Mousavi 提出一种自适应网格策略,相关论文发表于 Chemical Engineering Science 第 339 卷 Part B。
研究通过噻吩官能化与原位生成金属铜的协同策略改性卟啉正极,用于高能量、长循环镁电池。该工作发表于 Nano Energy 第 159 卷 Part B,作者包括 Caihong Sun、Yu Li、Xi Peng 等。
水热预处理被用于制备具有扩大层间距和丰富闭孔的无序硬碳,以实现高性能钠存储。该研究由 Jingwen Huang 等人完成,发表于 Chemical Engineering Science 第 339 卷 Part B。
研究提出相关性增强自组织区间二型模糊神经网络(Correlation-Enhanced Self-Organizing interval Type-2 fuzzy neural network)用于软测量建模。