微波刻蚀耦合聚多巴胺保护实现锌负极秒级表面重构,助力实用化长寿命水系锌离子电池
一种结合快速微波辅助刻蚀与PDA保护层的协同电极设计,可缓解锌聚集并抑制水诱导副反应,从而延长锌离子电池寿命。微波辐照形成暴露(101)晶面的分级阶梯孔,为Zn²⁺提供成核位点并引导定向生长;PDA层捕获水合Zn²⁺附近的水分子,抑制析氢、腐蚀和副产物生成。
一种结合快速微波辅助刻蚀与PDA保护层的协同电极设计,可缓解锌聚集并抑制水诱导副反应,从而延长锌离子电池寿命。微波辐照形成暴露(101)晶面的分级阶梯孔,为Zn²⁺提供成核位点并引导定向生长;PDA层捕获水合Zn²⁺附近的水分子,抑制析氢、腐蚀和副产物生成。
研究提出一种诊断框架,通过监测 SOC 窗口把 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2|Li6PS5Cl0.5Br0.5|Li 金属电芯的容量衰减拆分为充电衰减与放电衰减,从而区分(电)化学与机械老化的贡献。
推荐理由:该工作把容量衰减拆成充电与放电两部分,为区分硫化物全固态电池中化学与机械老化提供了一种可迁移的诊断思路。
研究团队将工业废硅与功能不同的碳材料经可规模化的振动球磨制成硅碳复合负极,以约17.5 wt.%添加量混入石墨电极后达到500 mAh g−1 容量。该电极面容量为3 mAh cm−2、电极密度为1.6 g cm−3、活性材料占比为96.9 wt.%,与NCM622正极配对的全电芯在500次循环后容量保持约78%。事后分析显示,CNT网络与石墨烯壳层协同抑制了硅脱层和挤出。
研究提出以弱溶剂化醚溶剂1,2-dimethoxypropane(DMP)构建局部高浓度电解液(LHCE),同时抑制锂金属腐蚀与正极降解这两个相互关联、加速锂金属电池日历老化的过程。
研究发现,痕量水在2LiCl–GaF3中起到建设性作用:水提供氧,形成与Ga和Li配位的─OH/─OH2物种,使Ga配位由六配位转为四配位,并形成Ga–O与Li–O连接,从而降低平均Li–阴离子结合强度、平坦化Li离子迁移能垒。
这篇综述系统梳理了锂金属在集流体上沉积的基本原理,以及通过界面与结构工程提升可逆性的近期策略,包括合金化与涂层、晶体取向调控、平面到三维结构转变。作者指出改性引入的质量与体积以及电化学过程带来的锂库存变化常被忽视,并提出 Thin-Li 基准与定量能量密度评估,将代表性改性策略与受限锂库存电池对比。
推荐理由:该综述把集流体改性的质量、体积与锂库存代价纳入能量密度核算,为判断改性是否带来系统级收益提供量化判据。
这篇综述系统梳理机器学习原子间势(MLIP)从描述符模型、带不确定性量化的高斯过程到等变图神经网络和大规模数据集训练的基础模型,指出 MLIP 可基于 DFT 数据实现 10^4–10^6 原子、纳秒尺度的原子模拟。
该综述将硅基负极的衰减归纳为五条路径:活性材料机械与结构劣化、电极完整性与电接触丧失、SEI 反复破裂变形的机械失稳、SEI 溶解与再生成的化学失稳,以及锂捕获导致的不可逆容量损失。文章按颗粒尺度(硅本征因素与外部因素)、电极尺度(机械与电连续性破坏)展开,并把 SEI 失稳区分为机械与化学两类机制,最后讨论硅与石墨混用时由两者机械和热力学相互作用引发的串扰衰减。
该综述系统梳理弱溶剂化电解液(WSEs)的工作机制、结构设计策略与界面化学,指出其通过削弱 Li+ 配位、促进阴离子主导的溶剂化来加速去溶剂化与界面电荷转移,从而改善零下温度下的均匀锂沉积、无机富集 SEI 与稳定循环。文章还讨论了高浓度与局部高浓度电解液因黏度过高和 Li+-溶剂结合过强而限制低温动力学的不足,并提出定量溶剂化-性能关联、数据驱动电解液设计、界面诊断与可扩展性等未来方向。
Chang Woo Myung、Geunsik Lee、Kwang S. Kim 等人在 Advanced Energy Materials 发表综述,系统梳理机器学习原子间势(MLIPs)的架构、训练策略与应用。
针对硫化物固态电解质受潮后表面残留还原性物种、作为正极电解质与富镍层状氧化物正极形成不稳定界面并加速表面结构与化学衰减的问题,Jongwoo Lim 等提出 O2 退火去除还原性残留、复活电解质表面的再生策略,可缓解界面损伤。
韩国研究团队开发出超薄铝空气电池,利用吸湿性水凝胶电解质持续捕获环境水分,配合空气阴极从周围空气获取氧气,在皮肤贴附平台上维持电化学能量转换。该设计突破了减薄电池通常导致电解质储量和能量容量受限的矛盾,为皮肤共形电子设备提供高容量供电路径。
研究人员通过分子偶极调控策略改善凝胶电解质中锌电极的可逆性,用于高性能水系锌离子电池。相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者包括 Peipei Li、Xiaoyu Zhang、Yunpeng Guo 等。
研究通过 1T/2H MoS2 结构协同与耦合嵌入/沉积机制,提升光充电锌离子电池的充电效率。相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者包括 Dan Yang、Chen Xin、Wenzhan Zhang 等。
研究人员用 MXene 量子点调控 PVA 机械离子发电机,并将其用作手写识别自供电传感器,成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷。该工作由 Ming Yan Ren 与 Jie Zhang 完成,聚焦提升 PVA 机械离子发电机性能并拓展其在手写识别中的自供电传感应用。
一种生物基导电弹性体同时具备自主自修复、可回收、可降解和可穿戴传感能力,研究发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷。该材料将四项功能集成于单一弹性体体系,作者包括 Guibin Cao、Yanling Yang、Zhi-Gang Chen 等。
研究通过微胶囊介导异氰酸酯释放,使淀粉基压敏胶兼具稳固与稳定性能。该策略以微胶囊包封异氰酸酯并控制其释放,用于改善淀粉基压敏胶的粘接与稳定性。成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷。
研究人员用生物质聚合物开发出可持续多功能3D打印共晶凝胶,面向瞬态电子与自供电可穿戴设备。该材料相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第549卷,作者包括 Giorgio Mogli、Simone Martellone、Gabriele Rolando 等。
研究提出氢键网络重构与界面保护协同策略,用于提升碱性铝空气电池的耐久性。该工作发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,由 Junjie Zhao、Wenyue Zhang、Lei Guo、Liang Wu、Xianghong Li、Xiaolu Pang、Yujie Qiang 完成。
针对 PZT/P(VDF-TrFE) 复合材料中压电性与柔性难以兼顾的问题,研究提出一种合理的异质结构设计方案,并从原子尺度揭示其调控机制。相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者包括 Mengqiang Gu、Honghe Zhao、Linyu Bai 等。
研究针对酸性析氧反应中 MnO₂ 对铝杂质的耐受性开展模型研究,并用废旧锂离子电池衍生场景进行验证。相关成果发表于 Chemical Engineering Journal 第 549 卷,作者包括 Jinyan Yu、Jinting Zou、Yao Qin 等。
Kang Wu 等人在 Energy Storage Materials 第 92 卷发表研究,提出以局域阳离子团簇作为原子尺度描述符,用于理解并抑制富镍层状氧化物正极的高压不稳定性。材料仅为期刊目录信息,未提供摘要正文与具体实验数据。
Thi Thu Lai 等人在 Electrochimica Acta 第 582 卷发表研究,提出通过热调控实现锂对称电池的界面恢复。材料仅提供标题与作者信息,未给出具体温度条件、恢复效果或测试数据。
研究者用二茂铁鎓四氯锑酸盐修饰多壁碳纳米管糊电极,以增强其对锂离子的电化学响应。相关成果发表于 Electrochimica Acta 第 582 卷,作者包括 Yulkifli、Alwi Nofriandi、Illyas Md Isa 等。
研究采用表面高价金属掺杂策略,在低成本条件下制备出高分散单晶LiNi0.90Mn0.05Co0.05O2(SC-NCM90)。W6+/Mo6+表面取代Ni2+/3+可抑制阳离子互扩散与颗粒团聚,其中Mo掺杂降低(104)晶面能量并促其优先生长,使Mo6+掺杂SC-NCM90在5C下容量达111.0 mAh g−1。W与Mo掺杂SC-NCM90的循环寿命和安全性均明显优于多晶NCM90。
咪唑烷基脲(IDU)优先富集于锌/电解液界面并置换界面水,抑制 Zn(100) 而促进 Zn(002)/(101) 协同生长,实现致密沉积。Zn||Zn 电芯在 4 mA cm⁻²、2 mAh cm⁻² 下循环超 6000 h,Zn||Cu 平均库仑效率达 99.81%(3000 次循环),并在 −10°C 与高锌利用率下稳定运行。
研究者在含 NMP 的 PEO/LiTFSI 体系中引入 LiDFOB 与 LiNO3 双盐添加剂,利用 DFOB- 和 NO3- 与 Li+ 的优先配位构建富阴离子溶剂化结构,促使生成动力学稳定的 SEI,从而抑制 NMP 与锂金属的副反应。
一种嵌入碳化钨(WC)并在表面生长硫铟锌(ZnIn₂S₄)的多功能碳纤维中间层被用于锂硫电池。该中间层将WC的吸附/催化作用与表面生长的ZnIn₂S₄相结合,以抑制多硫化物穿梭并提升电化学性能。研究发表于Electrochimica Acta第582卷。
研究人员设计了一种铜单原子多孔碳宿主,在水系锌碘电池中实现可逆的四电子 I⁻/I⁰/I⁺ 转化,从而获得稳定循环。该策略借助轨道耦合效应,使电池可在低氯浓度电解液下运行,缓解碘转化不可逆与水解问题。
研究在1 M NaPF6 PC/EMC 1:1 + 2%FEC电解液中对比PP与石英隔膜对Na|NFM扣式电芯首圈行为的影响,惰性PP隔膜下首圈效率仅18%,含SiO2隔膜下升至93%。
研究提出利用阴离子梯度亲和力实现电场驱动的 PVDF 基电解质。该工作由 Kaibo Fan 等人完成,发表于 Energy Storage Materials 第 92 卷,2026 年 11 月。
表面氧氟化物转化策略使微米级铋负极实现耐用且快速的钠存储。该研究由Yifan Xu等发表于Energy Storage Materials第92卷,针对微米级铋负极的储钠性能展开。
研究采用超快焦耳热在富镍层状正极中驱动非平衡Sr偏析,形成稳定的岩盐界面。该策略通过非平衡热过程调控Sr的表面偏析行为,以稳定正极界面结构。相关成果发表于 Energy Storage Materials 第92卷。
Electrochimica Acta 刊发研究,报道了用于电池回收样品中碱金属 at-line 监测的电位型丝网印刷传感器,作者为 Renato L. Gil、Olesia Dudik、Ana Carolina Costa、Maria Regufe、Rui J. Sousa、Raquel B. Queirós。该传感器面向电池回收流程中的碱金属检测需求。
研究提出分级 Si@PPy-CNTs/升级回收石墨复合材料,通过多尺度碳限域实现界面稳定化并改善 Li+ 传输。该工作由 Shuhao Wang 等完成,发表于 Electrochimica Acta 第 581 卷。
研究提出梯度-MnNiFe 普鲁士蓝类似物(PBA)双功能策略,同时抑制 Jahn–Teller 畸变并增强 Na⁺ 传输,用于提升电容去离子的耐久性。相关成果发表于 Electrochimica Acta 第 581 卷,作者为 Yiming Shao、Wanhong He、Na Wei、Hanwen Liu、Yi Zhou。
研究通过过渡金属硒化物异质结工程提升钠离子电池反应动力学,成果发表于 Journal of Energy Storage 第183卷Part A。作者包括Shengyuan Zhai、Rui Xu等,聚焦异质结设计对反应动力学的促进作用。
研究以 g-C3N4 量子点作为 KOH 碱性电解液添加剂,考察介孔 In2O3 纳米颗粒的电化学性能。相关成果发表于 Journal of Energy Storage 第 183 卷 Part A,作者为 F. Kousi 等人。
Journal of Energy Storage 刊发综述,聚焦电动汽车锂离子电池可持续回收中的导电膜技术进展,作者为 Surajudeen Sikiru。文章收录于该刊第183卷第A部分,计划于2027年1月1日出版。
研究聚焦热电池中 LLZO/Li₁₃Si₄ 界面的早期稳定性,并考察掺杂对该界面的调控作用。相关成果发表于 Journal of Power Sources 第 698 卷,作者为 Joohyeon Park、Myeongjae Heo、Heonjae Jeong。