解读硬碳负极低压平台:从储钠模型到活性位点定量设计
一篇综述重新审视硬碳负极的位点分辨储钠机制,指出斜坡容量与平台容量的早期归属(吸附、嵌入或孔填充)往往依赖样品,可能过度解读单一表征信号。文章聚焦低压平台,讨论单层Na积累、准金属Na团簇、闭孔填充及剩余孔体积悖论,并评估WAXS/XRD、SAXS、XPS、Raman、NMR、滴定与理论模拟在判定储钠状态上的优劣。
一篇综述重新审视硬碳负极的位点分辨储钠机制,指出斜坡容量与平台容量的早期归属(吸附、嵌入或孔填充)往往依赖样品,可能过度解读单一表征信号。文章聚焦低压平台,讨论单层Na积累、准金属Na团簇、闭孔填充及剩余孔体积悖论,并评估WAXS/XRD、SAXS、XPS、Raman、NMR、滴定与理论模拟在判定储钠状态上的优劣。
该综述从面向过程的视角系统分析非水液态电解液锂金属电池的界面过程,采用包含离子传输、去溶剂化、界面传输、电荷转移、成核与形貌演化六个步骤的动力学框架。文章先讨论电极-电解液界面的基本结构与动态演化,并概述跨多个长度与时间尺度的先进表征技术,随后按电解液添加剂、人工保护层与溶剂化调控设计三类策略,梳理其在六步过程中调控关键动力学步骤的作用与机制。
这篇综述系统梳理了水系 Zn-I₂ 电池从实验室走向实用化的近期进展,聚焦碘物种转化路径、多碘化物中间体演化及其与 Zn 沉积/剥离的耦合机制。文章总结了物理限域、化学吸附、超分子识别、催化转化、界面调控与电解液工程等抑制多碘化物溶解迁移、加速碘氧化还原动力学并稳定 Zn 负极界面的策略。综述还重点关注高碘负载与软包电芯条件下的实际能量密度及衰减机制。
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%。
研究以 ZnCl2 熔盐选择性刻蚀 Ti2InB2,制得多层 Ti2B2Clx MBene,In 原子被完全脱除并由 Cl 表面终止取代,覆盖度为 1.1 < x < 1.4。原位 XRD 显示 Ti2InB2 到多层 MBene 为直接双相转变、无中间相生成,DFT 计算给出的负反应自由能予以佐证。初步锂离子电池评测显示其放电容量稳定,与 MAX 相及其他硼化物相当或更优。
通过在微米级Sn(µ-Sn)中引入微量µ-Bi,µ-Bi在循环中自发演化为三维互锁纳米片网络,使µ-Sn10Bi在室温和低温下同时实现高可逆容量、优异倍率性能与超长循环寿命。该策略利用Bi与Sn在嵌钠过程中导电性变化的相反趋势实现动态导电补偿,并借助超连续Bi(104)晶面与原位形成的Sn/Bi异质界面加速电子/Na+传输。
研究将聚离子液体片段引入含氟丙烯酸酯骨架,构建离子配体辅助传输框架,使FSI⁻被阳离子侧链锚定并形成富阴离子的连续通道。优化后的电解质在30°C下离子电导率为0.38 mS cm−1、Li+迁移数为0.77,氧化稳定窗口扩展至4.94 V;Li||Cu电池稳定循环超过400次,平均库仑效率为99.1%。
推荐理由:该工作通过将聚离子液体引入含氟骨架来锚定FSI⁻,为解耦电导率与聚合物链段松弛提供了一条可迁移的电解质设计思路。
研究采用激光诱导碳热还原法合成高熵掺杂富锂层状氧化物纳米颗粒,粒径仅83.08 nm,在2.5–4.8 V电压窗口下稳定运行,1 C下功率密度达877.9 Wh kg⁻¹。高熵掺杂与颗粒细化共同抑制氧流失并稳定过渡金属骨架,所组装全电池与纤维电池在高压循环中展现出实用可行性。
加州大学伯克利分校团队研究了 Sand 时间 t_Sand 与电流密度 i 的关系,指出经典 t_Sand 正比于 i^(-2) 的表达式只在施加电流超过极限电流 i_L 时才成立,并采用 Hoffman 等人(J. Electrochem. Soc., 170, 120524 (2023))提出的新公式进行对照。
大连理工大学团队综述了互卤及多互卤化合物(IAPCs)在卤素离子电池(HIB)中的电化学机制与应用。文章先阐明IAPCs的基础电化学机理,再分类讨论各类IAPCs在卤素电池中的应用,最后指出互卤化学融入电池设计面临的挑战并展望新型IAPC材料的实用前景。
加州大学圣地亚哥分校等团队在 Zenodo 发布弱配位阴离子与溶剂电解液研究的数据、处理脚本、仿真输入和力场参数,用于复现投稿 Science 论文的全部图表。
推荐理由:该归档公开了弱配位阴离子与溶剂电解液研究的原始数据、处理脚本和力场参数,可复现论文各图。
Zenodo 上线 Lithium anode dataset,DOI 为 10.5281/zenodo.23739924,提供 Markdown、reStructuredText 与 HTML 三种格式的说明文档及图片链接。
该综述聚焦锂离子电池热失控监测的传感材料进展,按温度、气体、压力与应变等信号类型归纳材料体系与器件设计。文中引用文献覆盖金属氧化物半导体气体传感器、柔性温度与压力传感器、光纤与超声监测等手段,并涉及热失控产气成分与预警策略。原文未给出统一的性能对比数据。
通过分子调控苯桥联双菲咯啉负极材料,实现了钠-有机电池的超长循环性能。该研究由Suping Chen等人完成,发表于Energy Storage Materials,聚焦于负极分子结构设计对循环寿命的提升。
一项发表于 Energy Storage Materials 的研究提出利用阴离子 Zn 配合物之间的静电排斥来引导 Zn 沉积。作者为 Yaping Song、Yang Song、Liwen Hu、Xiangyu Luo、Shuqiang Jiao,文章已于 2026 年 10 月 27 日在线发表。
Patrice Perrenot 等人在 Energy Storage Materials 发表研究,采用原位中子射线照相监测固态电池内部的锂化梯度。材料仅提供标题与作者信息,未给出具体实验条件与结果数据。
Energy Storage Materials 刊发研究,通过凝胶电解质的结构工程实现水系锌电池副反应的解耦抑制。作者为 Minghao Li、Zhen Yang、Hongyu Wang、Fujun Wang、Yanling Tian、Faze Chen,文章于 2026 年 10 月 27 日在线发表。
研究通过体相溶剂化重构与 ChCl 衍生界面调控相结合,提升锌溴液流电池的高温耐受性。该策略同时调控电解液体相溶剂化结构与电极界面,相关成果发表于 Energy Storage Materials。
韩国国家火灾评估院对比韩国D类灭火器标准与UL 711、ISO 7165,用锂箔火灾试验推导锂金属火灾灭火性能测试条件。试验中锂箔火灾热释放率不高但高温长时间持续,深层余热引发的复燃是主要危险;商用铜粉基D类灭火器单独使用难以抑制复燃,追加铜粉后热释放率与温度下降并出现抑制复燃趋势。研究据此提出试样量、试验框规格、喷射时间与灭火判定等候选基础测试参数。
发表于 Journal of Energy Storage 的研究对比了电动垂直起降飞行器(eVTOL)用固态电池的力学特性,作者为 Muyao Wu、Hongjun Pan、Chao Gong、Li Wang。研究聚焦固态电池在 eVTOL 工况下的机械表现差异,为电池结构设计与选型提供依据。
研究人员将空心 ZnSe 十二面体嵌套在碳纳米管上,构建三维亲硫宿主材料,用于锂硫电池中抑制多硫化物穿梭并增强离子传输。该结构结合空心十二面体与碳纳米管导电网络,针对多硫化物穿梭效应和离子传输受限两个问题设计。成果发表于 Journal of Energy Storage 第 183 卷 Part B。
分级多孔碳中原子分散的 Ni N 4 位点可提升锌离子混合电容器性能,该研究发表于 Journal of Energy Storage 第 183 卷 Part B。作者包括 Zhangranhao Wu、Chunliu Zhu、Shuaihao Wang 等。
《J. Electrochem. Soc.》2015 年论文的更正声明指出,原文以 MnO₂ 为活性对电极的三电极测试体系不适当,因 MnO₂ 存在相变、溶解和溶液 pH 波动等副反应,改用 Zn 为负极、MnO₂ 为正极的两电极体系。
一项发表于 Journal of Energy Chemistry 的研究通过阳离子工程实现锌碘液流电池宽温域运行与长循环寿命,并具备可逆容量恢复能力。作者为 Annan Gao、Lihong Yu、Rui Nie、Yizhe Nie、Zuo Wang、Jingyu Xi,论文载于第 124 卷。
Journal of Energy Chemistry 第 124 卷刊出研究,作者 Yongfeng Jia 等提出异质结构催化界面,使锂原子扩散更均匀,从而抑制枝晶生长、面向无枝晶锂金属电池。当前仅见标题与作者信息,摘要与实验数据尚未提供。
Na-PASP 聚阴离子通过多齿羧酸配位降低 Zn²⁺ 去溶剂化能垒,并实现可逆锌沉积。该研究发表于 Journal of Energy Chemistry 第 124 卷,作者为 Yongda Tan、Huixin Jin、Meilong Wang、Jiajun Jiang。
研究采用Mg²⁺介导的软硬双模板策略,在硬碳中构建开孔与闭孔耦合的孔结构,用于稳定钠存储。该工作发表于 Journal of Energy Chemistry 第124卷,作者为Tianqi Yin、Lizhi Xu、Junxiong Chen等。
研究人员在《Chemical Engineering Journal》第549卷报道了一种大分子交联水凝胶电解质,其聚合物网络相互连通,用于水系锌金属电池。作者包括Huixin Ren、Zheyu Wang等,论文于2026年12月1日出版。
研究者通过分子工程设计了一种聚氨酯-酯-酰胺弹性体交联电解质,用于高性能锂金属电池。该工作发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者包括 Yujie Zhang、Ziran Zhu、Zhen Li 等。
研究将多羰基聚酰亚胺共价有机框架与碳纳米管复合,用作钠离子电池正极材料。相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者为 Lei Chen、Chi-Chu Qin、Ping Li 等。
研究人员在《Chemical Engineering Journal》报道,N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)作为电解液添加剂可对水分子实施双位点氢键调控,用于稳定水系锌离子电池。该工作由Qin He、Xianquan Ao等完成,论文收录于第549卷,2026年12月1日出版。
研究通过官能团工程调控唑类杂化框架的孔微环境,用于实现无枝晶钠金属电池。相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者为 Zhuo Chen、Yanan Zhang、Wenjie He 等。
研究提出用激光冲击波压实对聚合物纳米复合薄膜进行后制备界面重构。该方法在成膜后调控界面结构,相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者包括 Jianlin Li、Peyton Kenny、Juyeon Seo 等。
研究采用双季铵盐添加剂协同调控策略,提升水系铵-溴电池性能,成果发表于 Journal of Power Sources 第 699 卷。作者为 Zepeng Chang、Ronghuan Liang、Daqian Wang、Xiaomin Liu、Xiao Tang。
研究通过原位界面工程改性 LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2 正极,以提升其高压性能。相关成果发表于 Journal of Power Sources 第 699 卷,作者包括 Na Wang、Yunchao Liao、Xinyi Dai 等。
研究人员通过开放位点工程化 UiO-66 隔膜调控离子传输,以提升锂金属电池稳定性。该工作发表于 Journal of Power Sources 第 699 卷,作者为 Haitao Liu、Senlin Li、Bo Zhao、Yuelin Li、Renfei Zhao、Qiaozhen Sun、Gen Chen。
一种MXene–类石墨烯多孔碳复合隔膜被用于调控锂硫电池中的多硫化物动力学,以实现超稳定循环。该研究发表于 Journal of Power Sources 第699卷,通过复合隔膜设计对多硫化物行为进行受控调节。
一种三功能涂层被用于镍基正极,使其同时实现长循环和高倍率性能。该研究发表于 Journal of Power Sources 第 699 卷,作者包括 Zhenyuan Yang、Qiwei Yu、Yu You 等。