亲锌-疏水整流界面助力高性能水系锌离子电池
研究提出一种亲锌-疏水整流界面,用于提升水系锌离子电池性能。该界面设计结合亲锌与疏水特性,相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者包括 Ming Sun、Mingyu Han 等。
研究提出一种亲锌-疏水整流界面,用于提升水系锌离子电池性能。该界面设计结合亲锌与疏水特性,相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者包括 Ming Sun、Mingyu Han 等。
通过 Al/F 共掺对氯氧化锆电解质进行无序工程化,用于高电压全固态锂电池。该研究发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者为 Yuxin Wang、Wanqing Ren、Peng Lei、Xiang Qi、Li-Zhen Fan。
研究人员在 Chemical Engineering Journal 第 549 卷报道了一种分层梯度结构皮革/气凝胶/MXene 复合材料,可同时实现热-力防护、热管理与智能冲击监测。该材料将皮革、气凝胶与 MXene 复合为梯度结构,用于一体化多功能防护场景。
研究提出通过抑制非理想核/壳形成来可控生长超小 NIR-II 测温纳米探针,论文发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者为 Zhuo Yang、Feng Qin、De-Ming Liu、Yang Bao、Lei Liu。
研究提出一种光电化学离子筛系统,利用太阳能驱动实现高效、选择性的锂提取。该系统将光电极与锂离子筛结合,在光照条件下完成锂的定向捕获与释放。相关成果发表于 Chemical Engineering Journal,作者为 Lu Xiong、Haisheng Hu、Meitang Liu。
研究采用原位电化学柱撑策略对应变均匀化的 TiS2 进行改性,用于高倍率、长寿命锌离子电池。该工作发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,第一作者为 Xingxu Pan。
韩国研究团队在 eTransportation 发表研究,考察正极废料对软包锂离子电池锂枝晶形成与快充衰减的影响。作者为 Seungyeop Choi、Min Hyun Cho、Sang Hyuk Park 等,论文发表于 Volume 30,出版日期为 2026 年 12 月。
推荐理由:原文考察正极废料对软包电芯析锂与快充衰减的影响,为制造缺陷与快充安全的关联提供实验依据。
研究人员构建了锚定在 Zn 单原子位点附近的超细稀土氧化物团簇(LaOₓ-Zn-SA/CNCl),通过长程电子调控将惰性 d¹⁰ Zn 中心转化为高效氧还原位点,在碱性介质中半波电位达 0.90 V。以该催化剂为阴极的锌空气电池在 225 mA cm⁻² 下最大功率密度为 177.3 mW cm⁻²。
一种循环非平衡热处理策略通过反复淬火调控 Li3InCl6(LIC)卤化物固态电解质的结构无序,将其室温离子电导率从 1.3 mS/cm 提升至 6.8 mS/cm,杨氏模量从 42.3 GPa 降至 17.6 GPa。优化后的 LIC 使全固态电池在 2 MPa 低运行压力下实现稳定循环,面容量达 7.7 mAh/cm²。
一种全水相“水包水”(W/W)双相电解液通过 PEG/Dex 液-液相分离构建,富 Dex 液滴(约 10 µm)悬浮于富 PEG 水相中,作为动态离子缓冲层重新分配 Zn²⁺ 并均匀化界面离子通量。Zn||Zn 电芯在 10 mA cm⁻²、10 mAh cm⁻² 下稳定循环 1100 h,Ah 级 Zn||NaV₃O₈ 软包电池可长期运行。该工作表明界面静电而非溶剂化学可调控 Zn²⁺ 传输。
研究将氮功能化氧化石墨烯(NGO)共价接枝到聚酰胺膜表面,用于盐湖卤水 Mg2+/Li+ 分离,膜通量达 62.7 L·m−2·h−1,Mg2+/Li+ 分离因子为 43.12,两级分离因子达 170.21。NGO 由 PEI 改性 GO 制得,聚酰胺膜经 PEI 与 TMC 界面聚合合成,共价接枝提升了膜稳定性、耐酸性和抗菌性能。
一种利用低熔点金属盐前驱体的合成策略,将固相反应动力学从颗粒间扩散转变为分子级均匀混合,使 O3 型层状氧化物正极的循环容量保持率提升 25.65%。热分析与动力学计算显示,金属盐体系 NFM-A 的反应活化能显著降低,残余应力低且分布均匀;传统氧化物路线 NFM-O 则出现应力集中、层间滑移与颗粒开裂。结合原位 XRD 与有限元模拟,研究揭示初始应力分布对电化学循环中结构完整性的关键作用。
通过在 Na4Fe3(PO4)2P2O7(NFPP)中引入 Ni2+ 取代,构建了从晶格到界面的体相-界面耦合框架,增强 Fe─O d-p 杂化并促进中程有序,进而重排界面偶极、削弱 Na-ClO4 缔合。
研究人员通过加速冷却策略抑制富锰 DRX 早期颗粒间成分不均导致的正交相 LiMnO₂ 杂质,将单晶颗粒从 3.5 µm 降至 D50 = 1.5 µm,所得近微米单晶 δ-DRX 正极实现约 640 Wh kg⁻¹ 能量密度,400 次循环容量保持约 97%。该工作为无镍无钴富锰正极的粒径控制提供了机理依据。
研究利用自动反应发现与微观动力学建模(MKM),建立了 LiFSI 和 LiTFSI 还原态阴离子驱动 EC、PC、DMC 和乙腈(AN)分解的反应网络。还原态 F⁻ 与 CF₃ 片段触发完整阴离子无法实现的开环级联反应,其中 PC 产物分布最丰富,AN 则将氟导向 LiF 生成。结果表明 F⁻ 作为快速消耗的驱动力,将产物分布推向热力学稳定的含氟有机物种,阴离子-溶剂配对是电解液设计的重要变量。
一种由 PCA-DFA 聚合物电解质构建的选择性界面耦合策略,通过 2-cyanoethyl acrylate(CA)作耦合中心、高氟化丙烯酸酯(DFA)构建弱耦合环境,在 4.7 V 下使 Li||Ni90 电芯 400 次循环后容量保持 78%。
基于 PEO–LiTFSI 的固态聚合物电解质(SPE)经挤出与溶剂浇铸两种工艺制备,研究对比了 Al₂O₃ 添加与膜厚对其性能的影响。挤出工艺通过缩短聚合物链提升电化学性能,Al₂O₃ 改善膜稳定性与断裂韧性,抑制枝晶并有望延长循环寿命。70 µm 超薄膜结合挤出工艺与 Al₂O₃ 增强,在多层级电芯中展现出更优的电化学与力学综合表现。
研究通过在多晶 Cu 箔上同时引入高密度几何必需位错(GNDs)与富集 / 织构,实现均匀致密的锂沉积。位错提供热力学有利的 Li 吸附位点与异质形核位点,织构促进 Li 表面扩散与横向生长。优化 Cu 箔在 Li||Cu 电芯中稳定循环超 1200 次,后 200 次平均库仑效率达 99.52% ± 0.20%(n = 4),并提升 N/P = 0 的 Cu||NCM811 全电芯性能。
氧氧化还原正极在首圈等过程中电压滞后超过1 V,长期制约锂/钠离子电池能量效率与实用化。研究提出准平带框架:费米能级附近的氧2p态对扰动本征敏感,脱锂时的轻微晶格畸变或室温热振动即可放大能带色散并诱发滞后。未来材料设计应稳定对称性以维持准平带特征,并通过轨道杂化增强其抗扰动能力。
一种溶剂化平衡锁定电解液(SELE)通过将低凝固点弱溶剂化溶剂 DMS 与离子液体共溶剂 Pyr13DFOB 结合,使溶剂分离离子对、接触离子对和聚集体在 −60°C 至 60°C 间几乎不变。
研究人员通过骨架调控设计了一系列三氟甲基取代羧酸酯电解液溶剂,发现-CF₃与羰基的空间距离决定溶剂化结构:α-取代削弱溶剂化能力导致离子电导率大幅下降,γ-取代则牺牲抗氧化性,只有β-位三氟甲基化的MTFP(3,3,3-三氟丙酸甲酯)能兼顾高压与快充需求。
研究以路易斯酸 TBPFB(四氟硼酸三丁基膦)对锂金属电池正负极同步改性,消除天然氧化层并重构无机界面:负极生成 LiF、LiBO₂、Li₃P、Li₃PO₄,正极形成富 LiF 的 NCM811 界面。Li||Li 对称电芯循环超 1700 h,Li||NCM811 全电芯 500 次循环后容量保持 77%;2 Ah 软包能量密度 423.1 Wh kg⁻¹,100 次循环容量保持超 90%。
研究人员将纳米 In2O3 作为多功能导电剂,通过一步球磨工艺引入高负载固态正极,替代传统碳基导电剂 VGCF,在 LPSC 与 NCM811 颗粒间构建快速电子通路并改善界面相容性。所得正极负载达 18.34 mg cm−2,在 3C 下比容量为 131 mAh g−1,NCM811||Li 电芯循环 500 次后容量保持率 97.6%。
一种利用功能添加剂分步还原机制构建的准固态电解质,在钠金属负极上原位形成刚性内层/柔性外层梯度SEI。该结构促进脱溶剂化与Na⁺传输,引导均匀钠沉积,使Na || 磷酸钒钠全电池在20 C下循环5500次,25 C下1000次循环后容量保持率达97.5%。
针对O3型NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2(NFM111)正极在2–4.3 V高深度充电循环下快速容量衰减的问题,研究发现切换至2–4.0 V中等深度循环可稳定已形成的损伤区域,抑制其快速扩展并阻止对周围完好区域的持续侵蚀。经2–4.3 V循环衰减后的电芯切换电压后,容量保持率可恢复至与仅在2–4.0 V下循环的电芯相当的水平。
研究系统对比了β-环糊精(β-CD)与Tween 80(Tw80)在规模化水系锌离子软包电芯中的调控机制。β-CD将离子电导率从3.44提升至5.95 mS cm⁻¹、Zn²⁺迁移数从0.16提升至0.47,使对称软包电芯在1 mA cm⁻²下寿命超过1000 h;Tw80通过界面吸附实现超过600 h稳定循环。在Zn||V₂O₅软包全电芯中,β-CD长循环容量保持更优,Tw80高倍率表现更佳。
一种以电和水为主要输入的氧化还原介导电化学工艺,可将废旧 LiCoO₂ 高效转化为 LiOH 和 Co(OH)₂,并在常温下副产 H₂ 和 O₂。该方法以蒽醌-2,7-二磺酸盐为可再生氧化还原介体,通过闭环介体再生实现 LiCoO₂ 的还原浸出与 LiFePO₄ 的氧化浸出,并成功扩展至 LiNiₓMnᵧCo_zO₂ 回收。
聚丙烯腈基碳纳米纤维在1400°C最优热解温度下经"拉链式"点-线-面固相融合,实现层间距、闭孔与3D导电骨架的协同平衡,GCNFs-1400首次库仑效率达96.2%。醚基电解液相比酯基电解液更利于形成更薄、更均匀且化学稳定的SEI膜。材料微结构与界面微环境的双重调控,使该材料在无预钠化钠离子电池和钠离子电容器中展现出优异的倍率性能与长期稳定性。
研究人员通过甘油(Gly)与乙二醇(EG)双二醇协同改性,一步法制备出宽温域 PAM/Gly/EG 复合水凝胶电解质,可重构氢键网络并调控 Zn²⁺ 溶剂化构型,抑制锌枝晶与副反应。所得 Zn||Zn 对称电池在 1 mA·cm⁻² 下循环寿命达 3160 h,并在 −20°C 和 50°C 下分别稳定循环 500 h 和 300 h。
针对富锂层状氧化物正极中过渡金属迁移引发空位聚集、导致多米诺式结构衰减的问题,研究将静电钉扎效应精准引入 Li 层,以强静电排斥抑制过渡金属迁移并稳定氧氧化还原。
研究人员首次提出离子自适应策略,用柔性有机分子(FOM)3BQ 调控分子位阻,使后续 Mg²⁺ 嵌入反而降低应力,在 1.0 A g⁻¹ 下实现 332.1 mAh g⁻¹ 的高实际容量,位居水系镁离子电池(AMIBs)最高水平之列。该材料在 10.0 A g⁻¹ 下循环 7,000 次后仍保持 196.7 mAh g⁻¹ 比容量,为多价离子电池高容量电极设计提供新路径。
研究提出一种多功能二氧化铈界面层,用于复合聚合物电解质中陶瓷填料的均匀分散与锂离子界面传输,并阻隔填料与锂金属直接接触。所得电解质离子电导率达 0.772 mS cm⁻¹、锂离子迁移数 0.626、电化学窗口 5.03 V,Li|CPE|Li 对称电池室温沉积/剥离超 1500 h。
一种掺入氟化硼纳米片的极化铁电β-PVDF层(PPFBN)通过内建电场促进Li⁺向负极传输并阻挡多硫化物阴离子迁移,其本征低多硫化物亲和力可维持保护层长期功能。Li/Li对称电池在含多硫化物电解液中以2 mA cm⁻²、2 mAh cm⁻²稳定循环超1000 h;全电池0.5 C下500次循环容量保持80.4%,贫电解液条件下循环寿命较裸锂延长150次以上。
一种含不可消耗四甲基铵(TMA)溴化物的阴离子转移功能电解液,通过TMA⁺阳离子以离子对形式将PF₆⁻阴离子从体相电解液输运至电极/电解液界面,在锂负极和硫正极原位构建富LiF界面。该界面具有高杨氏模量,可抑制界面副反应与锂枝晶形成。应用于Li-SPAN电池时,1 C下350次循环后容量保持率达92%,0.5 C下300次循环后可逆容量达1039 mAh g⁻¹。
一篇综述总结了铁基液流电池(IRFBs)的主要衰减机制,并梳理了以代表性螯合官能团构建的螯合改性体系的研究进展。文章重点关注螯合作用对异质界面不稳定性、副反应和反应动力学的影响,最后讨论了配体设计、电解液兼容性、机理认知与实际应用方面的挑战与方向。
一篇发表于 Advanced Energy Materials 的综述提出以描述符驱动的机器学习框架实现电解液理性设计,指出现有 ML 研究多依赖稀疏性能数据、物理可解释性有限。
一篇综述提出 Diagnosis-Mechanism-Mitigation(D-M-M)框架,通过交叉验证从电子结构到电芯级别的多模态诊断证据,解码全固态锂电池层状正极的多尺度衰减。文章将衰减分为界面衰减(化学分解、空间电荷层形成、高阻界面相生长)与正极体相衰减(结构相变、阳离子无序、氧流失、微结构开裂),并评估机器学习与 AI 在解读复杂诊断数据集、指导预测性正极设计方面的作用。
Yanyan Wang 等人在 Energy Storage Materials 第 92 卷发表研究,提出通过抗溶剂共嵌入的电解液设计来延长醚类电解液中石墨基电池的寿命。研究聚焦醚系电解液中溶剂与石墨负极共嵌入这一失效机制,并给出对应的电解液调控方案。目前仅见摘要信息。
研究通过一锅水相共聚法制备出梯度结构Janus水凝胶电解质,用于柔性水系锌金属电池。该电解质在单一制备流程中形成梯度结构,作者包括Saehyun Kim、Yubeen Lee、Sungbin Shin等,成果发表于Energy Storage Materials第92卷。
研究提出单齿配位、界面吸附与弱溶剂化三重协同策略,用于实现超稳定镁金属电池。该工作由 Lei Zhang 等人完成,发表于 Journal of Energy Chemistry 第 124 卷。