通过静电相互作用调控与增强 V─O 共价性解锁氟磷酸盐正极超长循环稳定性
在 Na3(VO)2(PO4)2F 正极的悬挂 O 位点引入 Br 掺杂并伴随 Na 空位,可增强 V 3d─O 2p 轨道杂化与 V─O 共价性,同时缓解 Na+ 间静电排斥、促进 Na+ 传输。该电极在 20 C 下循环 90,000 次后仍保持 62.07 mAh g−1,100 C 下倍率容量达 85.93 mAh g−1。与硬碳配对的全电池实现高能量密度和优异循环稳定性。
在 Na3(VO)2(PO4)2F 正极的悬挂 O 位点引入 Br 掺杂并伴随 Na 空位,可增强 V 3d─O 2p 轨道杂化与 V─O 共价性,同时缓解 Na+ 间静电排斥、促进 Na+ 传输。该电极在 20 C 下循环 90,000 次后仍保持 62.07 mAh g−1,100 C 下倍率容量达 85.93 mAh g−1。与硬碳配对的全电池实现高能量密度和优异循环稳定性。
一篇发表于 Advanced Materials 的综述系统梳理了金属氧化物、硫化物、氮化物、碳化物及 MXene 基无机隔膜在锂硫电池中的作用,指出其已从被动抑制多硫化物穿梭转向主动调控反应路径。
该综述提出跨微观、介观、宏观三个尺度的框架,用于理解和优化高负载水系锌离子电池(AZIBs)正极的离子传输。微观层面讨论了掺杂、空位与层间距调控对电子结构、Zn²⁺扩散和结构稳定性的影响;介观层面关注孔隙率、迂曲度与厚电极中的电荷传输;宏观层面强调电极平衡与电解液管理。文章还展望了原位表征、跨尺度建模、数据驱动材料发现与可规模化制造等方向。
研究团队提出电化学界面重构策略,通过定制过放电方法选择性溶解死钠表面的钝化SEI并重建薄而均匀的富NaF界面,从而复活死钠、恢复损失容量。周期使用该方法后,Ah级无负极钠软包电芯在2C下实现3800次循环、容量保持率83.5%,较此前最佳循环性能提升343%;5 Ah软包电芯(181.1 Wh kg−1)在2500次循环后容量保持率93.7%。该方法在多种电解液和正极下均有效。
推荐理由:该工作把死钠从抑制对象转为可回收资源,为无负极钠电池的容量恢复提供了可周期执行的过放电路径。
Co/Co7Fe3 异质结通过非常规 [4+4] 串联机制驱动电催化硝酸盐还原,在 −0.48 V vs RHE 下实现 99.16% ± 0.3% 的法拉第效率和 36.07 ± 0.52 mg h⁻¹ cm⁻² 的 NH3 产率。
研究团队在 LiNi0.83Co0.07Mn0.10O2 正极上构建了由混合阴离子 LiNbOCl4 前驱体经机械化学辅助界面重构形成的 Nb-O-Cl 框架,形成非晶卤氧化物界面层与含 Nb 近表面区。
研究以中镍正极LiNi0.65Co0.05Mn0.30O2(N65)为对象,将碳酸锂(LC)路线相对氢氧化锂(LH)路线的性能差距追溯到原子级无序到纳米、微米孔隙的多尺度缺陷,其来源是脱水与锂化脱耦、碳酸盐延迟熔融以及CO2释放造成的局部贫氧气氛。
研究设计并合成氟化锂有机硅酸盐 LiPBS,可在正极形成刚性-柔性 CEI、在负极构建富无机物 SEI,并清除电解液中的 HF 和 H₂O。LiCoO₂(1.89 mAh cm⁻²)/Li(50 µm)扣式与软包电芯在 1C、4.5 V 下循环 250 次保持 82% 容量,而 LiPF₆ 体系仅 67 次即降至 80%,50°C 高温下性能同样维持。
氨基功能化 MOF 被用于调控 PEO 电解质中的氢键网络与离子传输,研究发表于 Journal of Power Sources 第 698 卷。作者为 Chuanchuan Bi、Jinpeng Guo、Zhifei Hao、Yuge Bai、Qi Wang,论文定于 2027 年 1 月 15 日出版。
研究者用溴苯基交联策略制备出"刚而柔"的阻燃聚醚电解质,面向高压、宽温域锂金属电池应用。该工作发表于 Energy Storage Materials 第 91 卷,作者包括 Guanrong Ou、Wenhao Yang 等。
一种超分子导电粘结剂被用于稳定高负载硅碳复合负极,研究发表于 Journal of Power Sources 第 699 卷,作者为 Zican Zhang、Guanjia Zhu、Xiaoying Sun、Yingying Lv、Liyi Shi。
一种0D/2D Fe2O3@少层Ti3C2复合材料被用于高性能钠离子存储,通过抑制Ti3C2重堆叠并加速界面动力学提升储钠表现。该研究发表于Journal of Power Sources第699卷,作者为Runye Hu、Guoxu Ni、Yijun Yang、Qiuhong Cui、Jun Yan。
研究者用无对称性变胞弛豫的密度泛函理论(PBE、投影缀加波)从金刚石型锂框架四面体间隙中的单个金原子出发,收敛得到 Li8Au(88.9 at.% Li)——一种 fcc 基密堆超结构,金位于 12 个 Li 构成的 cuboctahedron 中,键长 2.80–2.86 Å。
Joule 刊发研究指出,水系铝碘电池在高浓度电解液下会出现界面离子耗尽现象,这一机制被用于指导电解液设计。作者 Hang Yang、Li Li、Guanjie He 等围绕该界面行为展开分析,为水系铝碘电池的电解液优化提供依据。
研究采用薄荷醇:癸酸低共熔溶剂,从废旧锂离子电池浸出液中分离回收有价金属。该溶剂体系用于浸出液中有价金属的分离与回收,成果发表于 Journal of Energy Storage 第183卷Part A。
针对高倍率钠离子电池,研究提出层状氧化物正极的等体积设计策略,并采用多尺度预测方法进行评估。该工作由 Rifat S. Apu 与 Rubaiyet I. Haque 完成,发表于 Journal of Energy Storage 第 183 卷 Part A。
研究构建了纤维素包覆的镍锌钼氧化物棒状三元复合材料,用于高性能储能器件。该材料以纤维素封装镍锌钼氧化物形成棒状结构,相关成果发表于 Journal of Energy Storage 第183卷。
研究对比了立方相与富钠菱方相普鲁士蓝类似物在钠离子电池中的结构与电化学表现。该工作发表于 Journal of Energy Storage 第183卷,通过结构与电化学分析考察两相差异,为钠离子电池正极材料选型提供依据。
一项定性元综合研究整合了硅负极工程、预锂化策略与循环寿命优化三条技术路线,DOI 为 10.5281/zenodo.23538527。该研究以元综合方法梳理硅负极在锂离子电池中的工程化路径与寿命提升手段,原文未披露具体电芯型号、参数规模或 benchmark 数据。
一种PTFE/水凝胶复合电解质被用于Zn-ion电池,实现高离子电导率并抑制枝晶生长。该研究发表于Chemical Engineering Journal第549卷,作者包括Zha Wang、Xinghua Su等。
研究对比 2D 与 3D 石墨烯骨架,发现互联 3D 石墨烯对硫的限域更强、电荷转移动力学更快,面积容量更高、极化更低且循环更稳定。正极经卷对卷工艺从扣式电池放大到多层软包,容量由 300 mAh 扩至 3 Ah,电芯比能量超过 300 Wh/kg、电池组约 250 Wh/kg 并保持高倍率能力。
研究提出离子对调控溶剂化结构并构建双向界面层的水系锌化学体系策略,作者包括 Chao Zhou、Xudong Li、Xinbo Ai 等,成果发表于 Nano Energy 第 160 卷。
研究者将 AgVO3 锚定在氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO)上,制备出水系锌离子电池正极复合材料。该工作属于 AgVO3 与 N-rGO 复合正极方向的材料研究,摘要未给出具体容量、循环数或倍率数据。
一篇综述分析了高熵材料如何通过熵工程调控正极、负极、电解液与界面,将构型无序转化为功能无序,从而稳定单相结构、拓宽 Na+ 传输路径并抑制相分离与界面副反应。文章还汇总了可跨研究比较的定量描述符与最低报告指标,并提出将体相离子传导与溶剂化/去溶剂化及界面传输联系起来的熵–渗流统一框架。
研究团队在 PET 基底表面通过卷对卷物理蒸发沉积 Al2O3 层(走带速度 720 m min−1、幅宽 2.5 m),以抑制碳酸酯电解液引起的 PET 分解并维持 Cu||PET 界面完整。
研究人员设计出带桥连 µ2-O 电子调制器的 FeNi–N–C 双原子催化剂,在可充锌空气电池正极中实现超过 2800 h 的稳定运行,2800 h 后仍保持初始能量效率的 80%。µ2-O 桥提升结构稳定性、降低相邻金属与 N 原子电子密度以抑制 N 位点质子化和金属溶出,并促进 O─O 断裂路径、减少 H2O2/ROS 积累。
研究展示角分辨 X 射线光电子能谱可在不经离子溅射损伤的前提下,揭示锂金属负极上固体电解质界面膜的深度依赖组分。作者指出理解锂表面 SEI 对提升锂金属电池寿命至关重要,该方法为界面层表征提供了无损路径。
推荐理由:该工作用无损角分辨 XPS 解析锂金属负极 SEI 的深度组分,为界面膜结构表征提供了可迁移的方法思路。
该 Zenodo 仓库发布了论文《Raman Signatures of Lithium Ion Dynamics in LLZO Garnet Electrolytes。
Younghwan Joo 提出一个连续模拟溶解态粘结剂场的模型,覆盖薄膜固结与孔隙排空两个阶段,用单一参数集复现了已发表的三类测量:干燥速率变化 5.6 倍时表面与界面粘结剂比值的变化、厚度增至 6 倍的薄膜表面与界面粘结剂水平、膜内浓度分布,以及中途切换干燥速率时刻对界面粘结剂的影响。
推荐理由:该模型用单一参数集同时复现干燥速率、厚度与干燥程序三类实验,为电极干燥工艺的能耗与粘结剂分布权衡提供可迁移的仿真框架。
第一性原理 DFT 计算显示,Co 掺杂 Janus HfSSe 单层通过构建缺电子硫族位点增强 Li/Na 结合,Li 和 Na 的最优吸附能从 -2.6125 和 -1.9800 eV 分别提升至 -3.7405 和 -3.0529 eV。
针对废锂离子电池回收与再生,研究对浸出技术进行优化。相关成果发表于 Journal of Energy Storage 第183卷Part A,作者包括Yifan Li、Faiza Arshad、Honghua Zhang等。
一种静态-动态协同界面修复策略将预构建的 In/Sb 界面层与响应性 In³⁺ 电解液调控耦合,稳定 Zn 沉积并补偿界面缺陷。对称电池在低面容量下稳定循环近 6000 h,Zn 利用率达 95% 时运行超 1000 h;1 Ah Br₂/Zn 软包电池稳定循环超 3600 h,400 mAh 软包电池组件级能量密度约 80 Wh kg⁻¹。
研究者合成微孔高熵单原子碳纳米颗粒(CuNiMnCoIr/CNs)作为电解液添加剂,为 Zn2+ 提供传输通道并降低其从体相电解液到电极界面的迁移能垒,加快去溶剂化动力学、均匀化 Zn2+ 通量,从而抑制界面 Zn2+ 浓度极化并引导层状锌沉积。
这篇综述系统梳理了固态电池中硅负极的界面介导结构工程策略,按硅与固态电解质的耦合方式将已有结构分为三类,并总结其设计原则、多尺度构建方法与增强机制。文章还厘清了界面相容性、电子与离子传输、应力松弛及硅与固态电解质副反应之间的协同关系,并讨论了可规模化制造工艺与可持续监测方法。最后归纳各类结构的优缺点,展望低压力运行下兼顾能量密度、功率、耐久性与可制造性的硅基电极技术方向。
综述提出以“生物质DNA树”框架梳理生物质DNA从宏观生物资源向功能材料的转化,涵盖3D交联水凝胶基质、可回收生物塑料、有机凝胶与纤维,以及超级电容器、电池和界面层等储能应用。文章还总结了DNA在催化、软体机器人、OLED、医用贴片、神经形态器件和光电导体等方向的进展。
研究报道 SnSb 负极在电化学循环中发生反应驱动的耦合传输与纳米结构演化,动态重建混合离子电子导电路径并稳定纳米晶,抑制颗粒团聚并保持与 Li6PS5Cl 固态电解质的紧密接触。
研究以化学相同但动力学不同的多晶与单晶 NCM811 构建双峰模型体系,在电极层面系统调节颗粒间动力学失配。结果显示,非均匀反应动力学产生颗粒间 SOC 失配,形成电化学势梯度并驱动自发内部锂离子转移;该过程虽使颗粒 SOC 趋于同步,却伴随瞬态内部电流,导致更严重的表面老化,包括富有机物 CEI 生成与岩盐型表面重构。
推荐理由:该研究用多晶与单晶 NCM811 双峰模型证明,颗粒间 SOC 失配引发的内部锂离子转移会加速表面老化,为复合正极设计提供新视角。
研究报道了迄今最薄的铝空气电池(<270 µm),采用LiCl基吸湿水凝胶电解质,在10 mA cm⁻²下实现2479 mAh g⁻¹的高容量。电芯在1 mm弯曲半径下承受超3000次弯折,经1000次以上重复更换负极后稳定运行,工作寿命超8000 h。与有机电化学晶体管生物传感器集成后,可实现实时ECG和EMG监测,信号保真度达31.1 dB。
研究利用同步辐射透射 X 射线显微、硬/软 X 射线吸收谱与高分辨 XRD 发现,argyrodite Li6PS5Cl 受潮后生成化学还原性相,这些相会从 Ni-rich NMC 正极夺取晶格氧,引发 Ni 还原、阳离子无序和向尖晶石类表面的不可逆重构。
推荐理由:该研究揭示硫化物固态电解质受潮后生成还原性相并夺取 NMC 正极晶格氧,为干房制造中的界面失效提供机理线索。
研究提出以 WO2Cl2 驱动的通用氧氯化策略,将氧以 [WO2Cl4]2− 单元引入 LixMCl6(M = Zr、Y、Er、In)密堆积卤化物晶格。同步辐射 X 射线、深度分辨谱与拉曼测量确认氧的引入,第一性原理计算显示锚定氧通过丰富 Li 位点、削弱 Li–Cl 相互作用拉平 Li+ 迁移能垒,离子电导最高提升 2.7 倍。