机械自适应硅碳负极:自限界面助力高负载准固态电池无需外部堆叠压力
一种机械自适应硅碳负极通过自限界面设计,使高负载准固态电池在无外部堆叠压力下运行。该负极利用自限界面层调控界面反应,适应硅碳在循环中的体积变化。研究发表于 Energy Storage Materials,作者为 Wenwei Ding、Qilin Zhang、Zhefei Sun 等。
一种机械自适应硅碳负极通过自限界面设计,使高负载准固态电池在无外部堆叠压力下运行。该负极利用自限界面层调控界面反应,适应硅碳在循环中的体积变化。研究发表于 Energy Storage Materials,作者为 Wenwei Ding、Qilin Zhang、Zhefei Sun 等。
通过电子亲和力工程调控正极-电解液界面化学,可实现钠离子电池的快速储钠。该策略针对正极-电解液界面进行设计,以提升钠离子存储的倍率性能。研究发表于 Energy Storage Materials,作者包括 Yujing Chen、Jiafeng Zhang 等。
Energy Storage Materials 刊出 Qiong Yuan 等人的研究,主题为石榴石固态电解质中锂金属的日历老化腐蚀,该文于 2026 年 10 月 28 日在线发表。当前 feed 仅提供标题与作者信息,摘要与具体实验结论尚未给出。
Paul Naillou 等人利用快速原位中子成像技术观察全固态锂电池的热失控过程,相关成果发表于 eTransportation,可在线获取。
推荐理由:该工作用快速原位中子成像直接观察全固态锂电池热失控过程,为理解其安全失效机制提供了新的观测手段。
通过超薄 Mo2S3 层限域 Sb2S3-C 纳米纤维,提升了钾离子存储性能。该复合材料以静电纺丝纳米纤维为骨架,利用 Mo2S3 的限域作用缓解 Sb2S3 在嵌钾过程中的体积膨胀。研究为钾离子电池负极材料的界面与结构设计提供了新思路。
研究提出从废旧 LiFePO 4 重构 FePO 4,用于制备热电池的低成本正极材料。相关成果发表于 Journal of Energy Storage 第 183 卷 Part B,作者包括 Yaning Chang、Chuanyu Jin、Shaoming Qiao 等。
研究揭示电极取向与低频振动在 ZnSO₄ 水系电解液中对锌电沉积的协同增强效应,成果发表于 Journal of Energy Storage 第 183 卷 Part B。作者为 Rabeya Bosry Smriti、Ramakrishnan Rajagopalan、Nitisha Ahuja、Yeon-Joon Ko、Bed Poudel 与 Christopher D. Rahn。
研究通过吸附分子层调控 Zn²⁺ 界面化学,以提升水系锌金属电池的耐久性。相关成果发表于 Journal of Energy Storage 第 183 卷 Part B,作者包括 Shijie Ren、Junhao Li、Shiqiang Wei 等。
研究揭示硬碳负极的表面化学异质性是其储钠行为的关键影响因素。该工作由 João Paulo de Mesquita 等人完成,发表于 Journal of Energy Chemistry 第 124 卷,聚焦硬碳表面化学性质与钠存储之间的关联机制。
研究提出通过界面离子分布调控实现水系 Zn||MnO₂ 电池的同步稳定化。该策略针对界面离子分布进行调节,以同时改善电池的稳定性。相关成果发表于 Journal of Energy Chemistry 第 124 卷,作者包括 Jie Ji、Jing Huang、Ruiming Shan 等。
Journal of Energy Chemistry 刊发综述,系统梳理面向下一代储能电池的原位/工况表征技术,覆盖从基础机理到先进应用的完整链条。作者包括 Zhaoyang Han、Andreu Cabot、Qiaobao Zhang、Dawei Yang 等,文章计划于 2027 年 1 月出版于第 124 卷。
研究者用含烷氧基的交联剂改性聚(亚氨基二苄-co-三联苯哌啶鎓)阴离子交换膜,以提升其性能。相关成果发表于 Renewable Energy 第278卷,作者为 Yao Gu、Shicheng Xu、Tianyue Ma、Xin Liu、Bingxu Piao、Ronghuan He。
研究提出以原位氮掺杂方式将塑料废弃物直接转化为氮掺杂碳纳米管,省去先制备碳材料再掺氮的分步流程。相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者为 Tingman Zhao、Dingding Yao、Wenchao Zhang、Tian Wang、Ye Shui Zhang。
研究通过原位光聚合构建了木质素/聚丙烯酸离子凝胶,形成均质网络结构,兼具高强度与韧性,可用于稳定离子传感。该工作发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者包括 Qing Wang、Shiqiang Rong、Yiqin Yang 等。
研究提出刚柔失配策略,制备出仿生双功能超分子离子弹性体,可同时用于软体气动抓取-爬行执行器与智能护理传感器。该材料相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者为 Xueying Duan、Jianxuan Ke、Guangyu Wu、Weizhong Yuan。
研究提出将 O3 型钠离子电池层状氧化物表面的残碱原位转化为离子导电钝化界面,以提升材料的空气稳定性与循环耐久性。该策略针对表面残碱这一空气敏感来源,通过原位转化形成钝化层,相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷。
研究提出在有机电解液中通过结构强化固体电解质界面膜(SEI)并结合高压缺陷工程尖晶石正极,提升锌金属电池的耐久性。该工作由Bareera Raza等人完成,发表于Chemical Engineering Journal第549卷。
一种双电荷生物聚合物网络被用于宽温域柔性锌空气电池,通过调控水状态并稳定锌界面。该网络由Zhihao Liu等人在Chemical Engineering Journal第549卷报道,针对柔性锌空气电池在宽温域下的水管理与锌负极界面问题提出解决方案。
Xihao Zou 等人在 Chemical Engineering Journal 第 549 卷发表研究,提出在氟化凝胶网络中构建互连的富电解液域,以提升锂离子软包电芯的高倍率性能。该文发表于 2026 年 12 月 1 日,目前仅有摘要信息。
研究人员以木质素作为主链聚合物,制备出可压缩且抗疲劳的凝胶,用于超宽范围压力传感。该工作发表于 Chemical Engineering Journal 第 550 卷,作者包括 Xintong Zhao、Huansheng Liu、Zhaofeng Wang 等。
研究提出用 F⁻/PO₄³⁻ 级联调控多金属固液平衡与反应结晶,从锰烟尘合成 LiMnPO₄/C。该方法针对锰烟尘中多金属共存体系,通过调控固液平衡与反应结晶过程实现目标产物制备。相关成果发表于 Chemical Engineering Science 第 339 卷 Part D。
研究采用表面锂离子导通的 WO3 纳米线增强 PVDF-HFP/PEO 共混聚合物电解质,用于高性能锂金属电池。该工作由 Shiyuan Zhang 等人完成,发表于 Journal of Power Sources 第 699 卷。
Chandra Prakash 等人在 Journal of Power Sources 第 699 卷发表综述,系统梳理过渡金属高熵氧化物在锂离子与钠离子电池中的设计规则、界面问题与器件级评价指标。文章将材料设计、界面行为与器件相关度量放在同一框架下讨论,覆盖 Li-ion 与 Na-ion 两条体系。
研究通过乙醇辅助电镀调控 Sn 纳米种子的分布,以改善锂金属电池的析锂均匀性。该策略针对锂金属负极在电镀过程中析锂不均的问题,相关成果发表于 Journal of Power Sources 第 699 卷。
一种无活性有机或H₂O溶剂、以UiO-66为模型的无溶剂MOF基多孔液体电解质(PLE),首次实现Zn金属电池在180°C下长期运行。Zn||Zn对称电芯在25°C、120°C、150°C和180°C下分别实现10000 h、4000 h、2100 h和600 h循环寿命,Zn||V₂O₅电池在25−180°C范围内稳定工作。
研究提出位阻-电子调控策略,用2,2,2-三氟-N,N-二甲基乙酰胺(DMTFA)与FEC及双锂盐构建阴离子主导的伪弱溶剂化电解液,在保持强极性的同时削弱Li+配位。该电解液电化学稳定窗口超过5.0 V并具本征阻燃性,NCM91纽扣电池在1 C、4.8 V截止下100次循环容量保持率超过90.0%。约1.6 Ah软包电芯在4.6 V下1800次循环后容量保持84.97%。
推荐理由:该工作用位阻与吸电子效应解耦溶剂极性与Li+配位,为高电压电解液设计提供了一条可迁移的分子调控思路。
研究提出 Li─O 化学键合界面原型,用聚己内酯链段羰基与锂金属的强相互作用替代物理接触界面,使锂金属电池摆脱对外部堆叠压力的依赖。该界面粘附能达 22.44 J m⁻²、搭接剪切强度 0.31 MPa,Li⁺ 迁移数为 0.70,双电层电容提升 120% 至 0.20 µF cm⁻²;Li||Cu 半电池库仑效率 99.78%。
推荐理由:该工作用 Li─O 化学键合界面替代物理接触,使锂金属软包电池在 −0.1 MPa 近真空条件下仍保持 90.12% 容量,为高海拔航天场景提供去压力依赖思路。
研究以粗大丘状铜(HLCu)与纳米晶铜(nmCu)为模型界面,发现前者触发局域成核选择性生长(LS),生成疏松不均、副反应严重的锂沉积;后者诱导分布成核竞争合并(DCC),形成致密连续且动力学稳定的锂层。
推荐理由:该研究用多手段表征揭示铜集流体微观结构如何决定无负极锂金属电池的两种锂沉积模式,为界面结构设计提供依据。
作者提出一体化宿主-隔膜连续体结构,将氧化磺化木质素功能化石墨烯气凝胶(GA@SOL)核与磺化纤维素聚合物(SCP)壳结合,在导电骨架上自发形成 I−/I2/I3− 混合价碘物种,同时由富磺酸基 SCP 壳形成 Donnan 静电屏障排斥多碘阴离子并促进 Li+ 传输。
研究通过机械化学氟磷酸化在富锂锰基氧化物(LRMO)表面构建 Li─P─F─O 键合拓扑,抑制氧释放与界面阻抗增长。DFT 筛选显示磷酸根是最有效的稳定表面氧的氧阴离子基元,改性正极在 0.1 C、25°C 下给出 248.5 mAh g−1,60°C 下 268 mAh g−1,10 C 循环 2000 次容量保持 85%,并运行至 16000 次循环。
研究者借鉴临床降压药赖诺普利(LNPL)的"金发姑娘效应",提出两亲性电解液添加剂策略,在 1 mM 浓度下实现锌负极界面微环境稳态平衡。Zn||Zn 电芯稳定循环超过 6600 h,Zn||Cu 平均库仑效率达 99.85%(3000 次循环),Zn||I₂ 全电芯循环超过 20 000 次、容量保持率 98.3%。软包电芯容量 1.2 Ah,200 次循环后容量保持率 84.6%。
一种透明质酸/海藻酸钠双网络水凝胶电解质(ZHS)用于锌碘电池,使Zn||I₂全电池循环超过35,000次,Zn||Zn对称电池稳定循环超过2,600 h。该电解质通过离子-偶极作用固定多碘化物(I₃⁻和I₅⁻)并抑制枝晶成核,且可在环境条件下生物降解。循环后的ZHS经水溶解与重铸即可再生,额外支持21,000次循环。
一种低成本有机分子 2,5-二叔丁基对苯二酚(DBHQ)被用于水系锌碘电池的解耦界面工程:充电时在 Zn 负极形成疏水亲锌层引导均匀沉积,放电时在碘正极物理吸附多碘化物抑制穿梭。
该研究合成三维多孔少层MoS2作为PVDF基固态聚合物电解质填料,通过偶极作用同时削弱Li+与FSI-和溶剂的配位,诱导形成阴离子主导的溶剂化结构。优化电解质在30°C下离子电导率达1.13 mS cm-1、Li+迁移数为0.68,NMC811||Li电芯在2C下循环1500次容量保持率90.5%,并在54 mAh软包电芯中验证了实用性。
研究搭建了一套全实验室化的多模态原位平台,将 EIS/DRT、Raman 光谱、UV–vis 反射光谱、温度监测与恒流循环同步集成于同一个密封 Li–S 电芯中,并在最长 20 个循环的观测窗口内对比了电解液依赖的多硫化物形态、传输限制与电阻演化。
研究团队通过热压两层 Li5.3PS4.3ClBr0.7(LPSClBr)膜与嵌入 LATP@KH 纳米颗粒的 PVDF-HFP 静电纺支架,制得 30 µm 三明治结构硫化物固态电解质膜,离子电导率 2.75 mS cm−1、临界电流密度 1.0 mA cm−2。
推荐理由:该工作用热压叠层制备 30 µm 硫化物电解质膜,并以 Ti4+/Ti3+ 氧化还原原位消耗穿透锂枝晶,为超薄膜机械强化提供可迁移思路。
研究用选择性激光熔化(SLM)制备 3D 打印多孔钛合金(Ti6Al4V)基底,并负载功能性金属碲化物 Bi2-xSbxTe3(0≤x≤1.5)作为水系铵离子电池负极。Bi2Te3 负极在 40 mg cm−2 超高负载下,于 2 mA cm−2 实现 9 mAh cm−2 面容量,同时保持 224 mAh g−1 比容量。引入较小 Sb3+ 强化 M─Te 键以抑制循环体积波动,提升循环稳定性。
Stefano Passerini、Shan Fang 等提出空间位阻-电子协同调控策略,用大体积 -CF3 基团在极性溶剂中构建"伪弱溶剂化"环境,在不牺牲盐溶解度的前提下将溶剂极性与 Li+ 配位强度解耦,打破极性-配位范式,实现高压稳定循环。该工作为高比能锂电池电解液提供了通用设计框架。
研究提出金属间化合物负极策略,通过电化学驱动的 Ni–Al 合金化实现体相 Al 嵌入,突破表面受限沉积。
研究提出相邻单原子与纳米颗粒电子耦合策略,用配位介导的超快激光直写构建含超细 Co 纳米颗粒与相邻 Co 单原子的多级多孔石墨烯宿主。界面电子耦合重构局域 d 带中心并形成定向的空间锂吸附能梯度,使锂依次占据相邻位点、抑制局部垂直堆积。高载量 Li||LiFePO4 全电池在 2 C 下循环 1000 次后容量保持 71.4%。