多孔铜骨架结合均匀亲锂银底层实现锂金属负极自下而上锂沉积
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。
一篇发表于 Renewable and Sustainable Energy Reviews 的综述对钠离子、锌空气和铝离子三类新兴电池体系进行了生命周期评估对比。作者为 Abdulmonem Fetyan、Zishan Shaikh、Syed Nasir Shah、Mohamed Adel Allam、Hemant Mittal 和 Ahmer A.B. Baloch。
rua-creeper-233/battery-materials-agent 是面向 DFT、VASP、NEB、AIMD、分子动力学与机器学习原子势的证据检索、学习和工作流助手,论文提供可追踪事实,本地模型组织回答,工具层读取证据并生成可审阅的研究流程。
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。
一篇综述系统梳理了熵调控策略在钠离子电池(SIBs)和钾离子电池(PIBs)正极、负极及电解质工程中的机理与应用。中高熵设计凭借高构型熵实现晶体结构热力学稳定并抑制相变,同时诱导缓慢扩散以延缓元素迁移和副反应,还能在电极-电解质界面构建稳定界面膜,提升离子传输效率与化学稳定性。
一篇综述讨论了纤维素基材料在锌电池中的离子传输、界面化学与结构稳定性整合机制。富含羟基和羧基的结构可调控离子与水环境,多孔网络支撑传输、界面接触与机械完整性,应用于界面、电解液、隔膜和电极可促进反应更均匀、延长循环并提升可持续性。
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。
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。
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。
研究提出电子空间化策略,在醚基钠金属电池中诱导形成富硼界面相,以提升高能钠金属电池性能。该工作由 Hengguang Li 等人完成,发表于 Nano Energy 第 159 卷 Part B。
研究通过共蒸发制备成分可控的 LiF–Li 混合人工中间层,用于提升全固态锂金属电池的高电流耐受能力。该工作由 Mee-Ree Kim 等人完成,发表于 Nano Energy 第 159 卷 Part B。
韩国科学技术院(KAIST)Bumjoon J. Kim 团队在 Nano Energy 发表研究,通过调控弹性体保护层的交联网络结构提升锂金属电池运行稳定性。该工作由 Seung Ho Kwon、Hyeonjae Jo、Dong Gi Hong、Seung Woo Lee、Jinseok Park 等人共同完成,发表于 Nano Energy 第 159 卷 Part B。
一种压离子水凝胶在 200% 拉伸下实现对应变不敏感的静态与动态压力传感。该研究由 Prisca Putri Elesta、Epsita Kar 和 Jinhwan Yoon 完成,发表于 Nano Energy 第 159 卷 Part B。
研究将电子重构的 WSe₂/MoSe₂ 异质界面嵌入 3D 多孔 rGO 微球,用于锂离子与钠离子存储。该结构依托异质界面的电子重构与多孔微球设计,旨在提升储锂和储钠的耐久性。成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷。
Chemical Engineering Journal 刊发研究,提出三糖添加剂的空间解耦-功能集成介导屏蔽效应,用于高可逆水系锌离子电池。作者为 Xiaoyun Geng、Han Zhang、Jianxin Wang 等,论文发表于该刊第 549 卷。
氧化石墨烯纳米界面使离子导电弹性体具备光热自修复能力,可用于可穿戴传感与水下通信。该研究由 Haoyu Yang 等人完成,发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,出版日期为 2026 年 12 月 1 日。
研究提出受限蔗糖热解策略,将生物质前驱体的变异性与硬碳结构解耦,用于制备高性能硬碳负极。该工作由 Jiebin Wang 等人完成,发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷。
发表在 Chemical Engineering Journal 的研究探讨了钠离子电容器中多孔碳正极的老化与 CEI 形成机制,作者包括 Ademola Adeniji、Adrian Beda、Philippe Fioux、Krzysztof Fic 和 Camélia Matei Ghimbeu。
研究提出一种由可持续材料衍生的功能性 Zn 保护层,用于稳定水系锌金属电池中的锌电化学。该工作发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者为 Peng Xue、Yingying Hu、Yuan Zhao、Cheng Chu、Jingxuan Zhang、Ziyang Xu、Yutong Zhang、Yang Huang。
研究通过中熵工程改造尖晶石 LiMn2O4,用于电容去离子从卤水中提锂,提升了稳定性与选择性。该工作由 Yirui Sun 等人完成,发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷。