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1. 李先鋒/張長昆/傅杰EES: 面向千瓦級有機(jī)液流電池的亞甲基藍(lán)正極電解液

液流電池（FBs）是開發(fā)清潔可再生能源的大規(guī)模和長期儲能的最佳選擇之一。利用有機(jī)分子作為氧化還原物質(zhì)的水系有機(jī)液流電池（AOFB）具有獨(dú)特的優(yōu)勢，如元素豐度和可定制性，從而使?jié)撛诘沫h(huán)境友好和低成本成為可能。然而，目前的AOFBs仍受缺乏空氣穩(wěn)定有機(jī)分子的限制。

在此，中科院大連化物所李先鋒研究員、張長昆研究員及大連交通大學(xué)傅杰教授等人借助電解液優(yōu)化和原位/非原位核磁共振（NMR）和電子順磁共振（EPR）技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在亞甲基藍(lán)（MB）電解液中歸中反應(yīng)產(chǎn)生的抗氧自由基MBH₂^2+?和酸性條件下生成的還原態(tài)HMBH₂²⁺顯示出更穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)，這無疑對環(huán)境空氣條件下MB分子的高度可逆性起著至關(guān)重要的作用。具體而言，MB電解質(zhì)的氧化還原反應(yīng)實(shí)際上是在強(qiáng)酸性溶液中從質(zhì)子化的MB分子開始的，其在3 M H₂SO₄溶液中的整個氧化還原過程如下：MBH²⁺分子得到兩個電子和兩個質(zhì)子生成還原態(tài)的HMBH₂²⁺分子。而在50% SOC的MB電解液中，氧化的MBH²⁺和還原的HMBH₂²⁺之間的歸中反應(yīng)導(dǎo)致中間體MBH₂^2+?自由基的生成。

圖1. MB電解液的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性

此外，V-MB單電池的暫停（12~48小時）循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明MB電解液在空氣中表現(xiàn)出優(yōu)異的化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性及極少的自氧化?；诳諝夥€(wěn)定的MB電解液，作者首次組裝了一個kW級的AOFB堆棧，并在80 mA cm^-2下表現(xiàn)出超過500次循環(huán)的穩(wěn)定容量。此外，基于0.5 M MB電解液的電池堆在容量為~ 510 Ah的情況下，仍能在約32天的長壽命周期內(nèi)保持穩(wěn)定性能。同時，高溫下的分子加速衰減測試也表明還原態(tài)HMBH₂²⁺表現(xiàn)出超強(qiáng)的穩(wěn)定性。盡管原始MB的副反應(yīng)在70 ℃時很嚴(yán)重，但大多數(shù)分解的分子仍保留氧化還原中心，只有輕微的容量衰減?？傊?，這項(xiàng)工作中優(yōu)異性能和穩(wěn)定的MB電解質(zhì)為高性能 AOFBs用于大規(guī)模儲能的實(shí)用性鋪平了道路。

圖2. 堆棧單元在0.1 M和0.5 M下的電化學(xué)性能

Insight into Air-stable Methylene Blue Catholyte towards kW-scale Practical Aqueous Organic Flow Batteries, Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/D2EE03051A

2. 哈工大張乃慶/張宇EES: 多功能類SEI結(jié)構(gòu)涂層實(shí)現(xiàn)高電流/容量穩(wěn)定鋅負(fù)極

水系鋅離子電池（ZIBs）的開發(fā)和應(yīng)用仍然面臨一些障礙，如枝晶生長和活性水引發(fā)的副反應(yīng)等。近年來，Zn負(fù)極的改性取得了很大進(jìn)展。其中，無機(jī)涂層表面改性是最有前景的實(shí)用策略之一。然而，無機(jī)涂層的剛性和低離子電導(dǎo)率限制了負(fù)極的高電流和容量循環(huán)。

針對無機(jī)涂層的缺陷及ZIBs大電流、大容量循環(huán)的實(shí)際應(yīng)用要求，哈爾濱工業(yè)大學(xué)張乃慶教授、張宇等人在涂層中引入有機(jī)組分，在Zn負(fù)極上構(gòu)建了具有類SEI結(jié)構(gòu)的PVA@SR-ZnMoO₄多功能保護(hù)層（僅在結(jié)構(gòu)上類似，SR指SO₄^2-受體）。其中，PVA@SR外層可起到膠水的作用，賦予涂層一定的柔韌性，從而提高涂層在大容量循環(huán)下的穩(wěn)定性。同時，PVA@SR可捕獲電解液中的SO₄^2-，增強(qiáng)Zn²⁺的流動性和分散性。至于內(nèi)層，ZnMoO₄可有效抑制枝晶和副反應(yīng)。重要的是，與報(bào)道的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料的高離子遷移機(jī)制不同，ZnMoO₄還可在基于高鋅親和力的PVA凝膠之間建立快速的Zn²⁺遷移途徑，改善ZnMoO₄的緩慢離子傳導(dǎo)并打破單一組分的離子遷移極限，使其高達(dá)0.81。

圖1. 類SEI結(jié)構(gòu)涂層改性負(fù)極制備及表征

基于這種多功能類SEI結(jié)構(gòu)涂層的設(shè)計(jì)，改性Zn負(fù)極可在0.5 mA cm^-2、0.5 mAh cm^-2條件下的500次循環(huán)中保持99.42% 的高平均CE，而未改性Zn負(fù)極在50個循環(huán)內(nèi)的CE顯著下降。同時，在5 mA cm^-2和5mAh cm^-2的條件下，改進(jìn)后的Zn對稱電池可在相對穩(wěn)定的電壓下循環(huán)1700小時，顯示出足夠的實(shí)際應(yīng)用潛力。此外，改性后的Zn/α-MnO₂全電池表現(xiàn)出優(yōu)異的長循環(huán)穩(wěn)定性，在1.0 A g^-1 下循環(huán)1000次后仍可保持141.7 mAh g^-1的剩余容量且不發(fā)生容量衰減，而基于未改性Zn負(fù)極的電池容量保持率僅為59.1%?？傊?，這項(xiàng)工作為高電流和容量循環(huán)的穩(wěn)定Zn負(fù)極提供了合理的解決方案，為負(fù)極表面改性和有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料設(shè)計(jì)提供了新思路。

圖2. Zn/α-MnO₂全電池的電化學(xué)性能

Multifunctional SEI-like structure coating stabilizing Zn anode at large current and capacity, Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/D2EE02931F

3. 斯坦福大學(xué)戴宏杰院士JACS: 基于石墨正極的高容量可充電Li/Cl₂電池

開發(fā)新型高容量/能量密度的可充電電池對于未來幾代消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動汽車和大規(guī)模儲能應(yīng)用具有重要意義。其中，結(jié)晶石墨材料通常具有低表面積和孔體積，不太可能成為沉積大量金屬氯化物及捕集和電還原氯所需的高容量多孔電極。

在此，美國斯坦福大學(xué)戴宏杰院士等人研究了一種有缺陷的石墨材料（縮寫為 DGr）作為Li/Cl₂電池中的正極，特別是在通過在1000 °C的CO₂環(huán)境中退火進(jìn)一步“活化”以產(chǎn)生更多缺陷并提供增加的比表面積和孔體積（得到的材料記為DGr_ac）。電化學(xué)測試表明，DGr和DGr_ac電極在首次放電中分別提供了3.18 V/ 1391 mAh g^-1和3.37 V/ 1911 mAh g^-1的電壓/容量。與DGr相比，DGr_ac首次放電容量的提高歸因于比表面積增加了約42.9%（從13.11到18.73 m² g^-1），孔體積增加了約40.0%（從0.05到0.07 cm³ g^-1），這是由于高溫CO₂活化在邊緣和面內(nèi)缺陷處蝕刻石墨。因此，更大的比表面積和孔隙體積提供了更多的LiCl沉積的可用位點(diǎn)，同時具有更高的首次放電容量。

圖1. DGr和DGr_ac電極表征及首次放電曲線

循環(huán)測試表明，使用DGr正極的Li/Cl₂電池可在375 mAh g^-1循環(huán)容量下充電，并實(shí)現(xiàn)超過150次的穩(wěn)定循環(huán)。而使用DGr_ac正極的Li/Cl₂電池也可穩(wěn)定充電/循環(huán)且容量高達(dá)1200 mAh g^-1，平均放電電壓為~3.5 V。作者基于拉曼光譜和XRD表征揭示了DGr_ac在電池循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)變化是由反復(fù)的嵌入/脫嵌和剝離引起的，在石墨片之間打開了孔狀空間用于LiCl/Cl₂捕獲和高容量下的可逆氧化還原。

同時，作者利用質(zhì)譜法探測在帶電石墨電極中捕獲的Cl₂，為電池運(yùn)行提供了依據(jù)。結(jié)果表明，除了高度多孔的無定形碳材料之外，看似低表面積/小孔體積的石墨碳材料是高性能Li/Cl₂電池的有力競爭者?？傊?，這項(xiàng)工作為大容量堿金屬/Cl₂電池提供了廣泛可用的低成本石墨材料。

圖2. 循環(huán)過程中DGr_ac正極的拉曼和XRD研究

High-Capacity Rechargeable Li/Cl₂ Batteries with Graphite Positive Electrodes, Journal of the American Chemical Society 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c07826

4. 南開陳軍院士Angew: 用于鋰離子全電池的新興鋰化有機(jī)正極材料

有機(jī)電極材料以其高容量、豐富的資源和結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性在鋰離子電池（LIBs）中顯示出應(yīng)用潛力。然而，報(bào)道最多的有機(jī)正極處于氧化態(tài)（即非鋰化化合物），因此需要與富鋰負(fù)極耦合。相比之下，鋰化有機(jī)正極材料可充當(dāng)鋰儲層并與石墨等無鋰負(fù)極相匹配，在實(shí)際的全電池應(yīng)用中顯示出巨大的前景。

在此，南開大學(xué)陳軍院士等人對用于LIB的鋰化有機(jī)正極材料進(jìn)行了批判性分析，綜述了鋰化有機(jī)正極材料的合成、穩(wěn)定性和電池應(yīng)用。首先，作者討論了合成鋰化有機(jī)正極材料的方法及難點(diǎn)，目前常用合成方法包括化學(xué)中和、化學(xué)還原或電化學(xué)還原。從實(shí)際應(yīng)用的角度來看，化學(xué)方法將比電化學(xué)方法更有希望用于合成鋰化有機(jī)正極材料。其次，作者概述了該材料的化學(xué)穩(wěn)定性（尤其是空氣中對O₂和H₂O的穩(wěn)定性），其相關(guān)的影響因素對LIBs的生產(chǎn)具有決定性作用。然后，作者總結(jié)了半電池中提高鋰化有機(jī)正極材料電化學(xué)性能的策略，還從實(shí)際應(yīng)用前景角度全面分析了其在全電池中的應(yīng)用。最后，作者針對商業(yè)應(yīng)用提出了高性能鋰化有機(jī)正極材料的未來發(fā)展方向。

圖1. 半電池中提高鋰化有機(jī)正極循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的策略

考慮到鋰化有機(jī)正極材料的研究現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，未來的研究建議如下：i）首先，優(yōu)化電解液和隔膜對于提高能量密度接近LiFePO₄的鋰化有機(jī)正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能具有重要意義；ii）其次，迫切需要開發(fā)具有高容量和強(qiáng)空氣穩(wěn)定性潛力的新型氧化還原化學(xué)物質(zhì)。目前報(bào)道的鋰化有機(jī)正極材料很難與商業(yè)正極材料競爭，尤其是富鎳氧化物；iii）第三，需要構(gòu)建從目前的小尺寸到Ah級等大尺寸的全電池，以更準(zhǔn)確地評估鋰化有機(jī)正極材料在實(shí)用LIBs中的前景；iv）最后，最近的工作已將鋰化有機(jī)電池化學(xué)擴(kuò)展到鈉化和鉀化對應(yīng)物，其中鈉離子和鉀離子半電池或全電池也顯示出良好的電化學(xué)性能。因此，鈉化和鉀化有機(jī)正極材料也可能在這些領(lǐng)域具有競爭力，值得未來進(jìn)一步研究。

圖2. 基于鋰化有機(jī)正極材料的高性能全電池構(gòu)建

Emerging Lithiated Organic Cathode Materials for Lithium-Ion Full Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202216047

5. 郭再萍/毛建鋒Angew: 整體磷酸鹽界面實(shí)現(xiàn)高度可逆和穩(wěn)定的鋅金屬負(fù)極

鋅金屬電池（ZMBs）由于成本低且具有大規(guī)模應(yīng)用的潛力，在儲能方面具有實(shí)際前景。然而，Zn負(fù)極的枝晶和腐蝕問題限制了其實(shí)際應(yīng)用。

在此，澳大利亞阿德萊德大學(xué)郭再萍教授、毛建鋒研究員等人首次報(bào)道了一種具有3.62 D高電偶極矩的有機(jī)磷阻燃溶劑甲基膦酸二甲酯（DMMP），用于在Zn負(fù)極上生成原位整體磷酸鹽SEI。研究表明，具有高極性的高偶極矩溶劑會吸引或排斥其他化合物的價電子并通過電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)快速的SEI形成。鋰離子電池中DMMP通常用作阻燃劑，而不是用于生成SEI。

然而作者發(fā)現(xiàn)，對于Zn負(fù)極，DMMP的高偶極矩明顯有利于磷化轉(zhuǎn)化反應(yīng)，可用于控制還原分解和相間化學(xué)。因此，以DMMP為溶劑的有機(jī)和混合電解液表現(xiàn)出兩大優(yōu)勢：1）DMMP主導(dǎo)還原，導(dǎo)致鋅負(fù)極上的磷酸鹽SEI；2）Zn₃(PO₄)₂和ZnP₂O₆的高度整體和均勻的SEI。當(dāng)轉(zhuǎn)移到純水系電解液中時，源自DMMP溶劑的中間相表現(xiàn)出增強(qiáng)的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖1. 在水系、有機(jī)和混合電解液下形成界面的物理性質(zhì)

得益于這種原位整體式SEI的保護(hù)作用，采用DMMP電解液的Zn|Zn對稱電池在1 mA cm^-2下表現(xiàn)出超過4700小時的出色長循環(huán)，而Zn|Cu不對稱電池也顯示出Zn²⁺電鍍/剝離的高可逆性，且4000次循環(huán)后的平均CE為99.89%。此外，混合DMMP-H₂O電解液中衍生的磷酸鹽SEI證明了與有機(jī)DMMP電解液的一致性，突出了在水系電解液中使用的實(shí)際潛力。這種混合電解液比水系電解液表現(xiàn)出更大的腐蝕電位和更低的腐蝕電流，并抑制Zn枝晶的形成及HER反應(yīng)，因此對稱Zn|Zn電池可循環(huán)2500小時。

同時，采用基于DMMP的混合電解液的V₂O₅|Zn全電池在5 A g^-1下4000次循環(huán)后表現(xiàn)出82.2% 的高容量保持率。這項(xiàng)工作表明，具有高偶極矩的磷酸鹽溶劑可用于設(shè)計(jì)整體式SEI以提高長循環(huán)穩(wěn)定性，為靈活的原位SEI設(shè)計(jì)開辟了道路。

圖2. 基于混合電解液的半/全電池性能

Monolithic Phosphate Interphase for Highly Reversible and Stable Zn Metal Anode, Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202215600

6. 陸俊/魯雄剛/程紅偉AEM: 揭示層間水在V₂O₅?nH₂O正極電荷存儲中的作用

層間工程是改善層狀釩基氧化物結(jié)構(gòu)、優(yōu)化離子擴(kuò)散能力的一種有前途的策略，在此過程中需要明確層間結(jié)晶水在調(diào)控電荷存儲性能中的作用。

在此，浙江大學(xué)陸俊教授、上海大學(xué)魯雄剛研究員及程紅偉教授等人通過耦合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算，定量研究了不同n值的層狀V₂O₅?nH₂O正極層間結(jié)構(gòu)水含量與電化學(xué)儲能性能之間的關(guān)系。具體而言，作者通過對溫度參數(shù)進(jìn)行微分，獲得了一系列具有不同層間水（n）含量的水合V₂O₅?nH₂O干凝膠并將其作為水系鋅離子電池（AZIBs）的正極材料進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，n的取值應(yīng)適當(dāng)修改為不宜過大或過小的最佳值，即當(dāng)n =0.26時，V₂O₅?nH₂O電極表現(xiàn)出優(yōu)化的放電容量（在0.1 A g^-1時容量為456.5 mAh g^-1）、倍率性能（10 A g^-1時容量為112.2 mAh g^-1）和循環(huán)穩(wěn)定性（3 A g^-1下經(jīng)過2000次循環(huán)后容量保持率為94.3%），遠(yuǎn)優(yōu)于先前報(bào)道的釩基正極。

圖1. 層狀V₂O₅?nH₂O正極的電化學(xué)性能

為了進(jìn)一步了解Zn²⁺存儲過程，作者研究了電化學(xué)動力學(xué)。CV結(jié)果顯示，Zn²⁺的存儲行為由擴(kuò)散過程和電容過程共同控制，這有助于快速的Zn²⁺轉(zhuǎn)移動力學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)高倍率性能。同時，GITT、EIS測試結(jié)果同樣證實(shí)了V₂O₅?0.26H₂O電極的快速動力學(xué)。進(jìn)一步，作者進(jìn)行了一系列非原位表征（XRD、FT-IR、SEM、拉曼等），以探究V₂O₅?0.26H₂O的Zn²⁺存儲機(jī)制和結(jié)構(gòu)水的作用。結(jié)果顯示，層間水含量的調(diào)節(jié)似乎削弱了V-O框架與嵌入的Zn²⁺之間的靜電相互作用，從而增強(qiáng)了循環(huán)過程中鋅化和結(jié)構(gòu)演變的可逆性。DFT計(jì)算表明，具有調(diào)制電子結(jié)構(gòu)的V₂O₅?0.26H₂O材料可為Zn²⁺的可逆擴(kuò)散提供有利的靜電環(huán)境，并具有較低的遷移勢壘?？傊@項(xiàng)工作證明了準(zhǔn)確量化和識別層間水功能的重要性，并為先進(jìn)儲能裝置水合正極材料的合理設(shè)計(jì)提供了線索。

圖2. V₂O₅?0.26H₂O的Zn²⁺存儲機(jī)制

Uncovering the Fundamental Role of Interlayer Water in Charge Storage for Bilayered V₂O₅?·?nH₂O Xerogel Cathode Materials, Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202515

7. 邱介山/周偉東/李泓AEM: 脈沖高溫?zé)Y(jié)制備高性能單晶高鎳氧化物正極

對于目前鋰離子電池中最主要的NCM正極而言，更高的鎳含量帶來更高的能量密度，但伴隨著與電解液更嚴(yán)重的界面反應(yīng)和更差的安全性能。單晶正極材料具有晶界少、密度高、循環(huán)過程中微裂紋抑制等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)又抑制了界面副反應(yīng)，從而提高了體積能量密度和安全性能。

在此，北京化工大學(xué)周偉東教授、邱介山教授及中科院物理所李泓研究員等人報(bào)道了一種脈沖高溫?zé)Y(jié)（PHTS）策略來制備超高鎳單晶Li(Ni_0.9Co_0.05Mn_0.05)O₂（記為SC-NCM90），該策略可產(chǎn)生明確的八面體顆粒且無需添加額外的助熔劑或改變當(dāng)前的生產(chǎn)線。首先，作者通過將混合的(Ni_0.9Co_0.05Mn_0.05)(OH)₂前體和LiOH在氧氣流中于750 °C燒結(jié)8小時來制備NCM90樣品（球形的二次顆粒，NCM90-SS）。在上述常規(guī)燒結(jié)過程中，在1000/1020/1040/1060 ℃下額外加入PHTS并焙燒1分鐘可制得SC-NCM90。

與傳統(tǒng)的NCM-SS材料相比，SC-NCM材料中晶界的消失和密度的增加有利于NCM-SS微裂紋的抑制和體積能量密度的提高。以1040 ℃處理1分鐘制備的SC-NCM90為例，振實(shí)密度較NCM90-SS提高1/3，有利于緩和與電解液的界面反應(yīng)，提高體積能量密度。

圖1. PHTS法制備SC-NCM的示意圖

隨著PHTS處理溫度的升高（1000、1020、1040和1060 °C），SC-NCM90的初始放電容量逐漸下降至216.3、213.6、209.2 和187.6 mAh g^-1。當(dāng)PHTS加熱時間延長或溫度過高時，雖然獲得了更清晰的八面體形貌，但Li/Ni混合更嚴(yán)重，導(dǎo)致容量降低。在這種PHTS策略中，LiOH不僅作為反應(yīng)物將(Ni_0.9Co_0.05Mn_0.05)(OH)₂前體鋰化，而且作為熔鹽促進(jìn)結(jié)晶過程。這種PHTS策略結(jié)合了高溫?zé)Y(jié)、熔鹽和超快燒結(jié)三種方法的優(yōu)點(diǎn)，同時也避免了這三種方法的不足，如減輕了鋰升華的蒸發(fā)、不引入額外的助熔劑、不改變現(xiàn)有生產(chǎn)線、不增加成本等。

此外，作者還使用兩種不同大小的前體成功制備了兩種類型的SC-NCM811樣品，表明了PHTS策略的普適性?？傊?，這種用于制備高鎳SC-NCM的PHTS策略為低成本制備更高能量密度的正極材料提供了途徑。

圖2. 基于不同NCM90樣品的NCM90/Li電池性能

Pulse High Temperature Sintering to Prepare Single-Crystal High Nickel Oxide Cathodes with Enhanced Electrochemical Performance, Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202203188

8. 百歲諾獎得主Goodenough最新AFM: 鈉金屬電池用超薄復(fù)合聚合物電解質(zhì)膜

無機(jī)/有機(jī)復(fù)合聚合物電解質(zhì)（CPE）具有良好的柔韌性和電極接觸性，因而一直被用于固態(tài)鈉金屬電池。然而，CPEs在高能量密度固態(tài)鈉金屬電池中的應(yīng)用仍然受到低Na⁺電導(dǎo)率、大厚度和低離子轉(zhuǎn)移數(shù)的限制。

在此，美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校John B. Goodenough教授、Arumugam Manthiram教授等人提出了一種超薄單粒子層（UTSPL）復(fù)合聚合物電解質(zhì)膜，厚度約20 μm，橫跨在β-氧化鋁陶瓷電解質(zhì)（SBACE）上。在這項(xiàng)工作中，作者選擇陶瓷SBA電解質(zhì)是因?yàn)樗谑覝叵戮哂懈逳a⁺電導(dǎo)率并且與鈉金屬負(fù)極具有良好的相容性。其中，伴有35%鈉β-氧化鋁陶瓷電解質(zhì)的UTSPL復(fù)合聚合物電解質(zhì)膜（UTSPL-35SBACE，陶瓷SBA電解質(zhì)跨越超薄柔性聚合物膜）可提供 i）聚合物膜的強(qiáng)度和柔韌性；ii）優(yōu)異的電解質(zhì)/電極界面接觸；iii）用于Na⁺離子轉(zhuǎn)移的滲透路徑。因此，得到的UTSPL-35SBACE膜在室溫下的Na⁺電導(dǎo)率為0.19 mS cm^-1，Na⁺遷移數(shù)為0.91。

圖1. 復(fù)合聚合物電解質(zhì)膜的形成及表征

電化學(xué)測試表明，對稱的Na/UTSPL-35SBACE/Na電池顯示出從0.1到0.3 mA cm^-2并回到0.1 mA cm^-2的250小時的穩(wěn)定循環(huán)且具有低過電位；然而，對稱的Na/UT-35SBACE/Na和Na/UT-35ACE/Na電池在0.1 mA cm^-2下分別41和18小時后短路。此外，UTSPL-35SBACE膜的臨界電流密度為1.3 mA cm^-2，在較高電流密度（0.5 mA cm^-2）和面容量（1 mAh cm^-2）條件下表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

值得注意的是，采用UTSPL-35SBACE膜的準(zhǔn)固態(tài)Na//KMHCF@CNTs/CNFs電池表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能，0.5 C下100次循環(huán)后顯示出105 mAh g^-1的容量（對應(yīng)于95.5% 的容量保持率）和98% 的高庫侖效率。同時，該電池在室溫下具有優(yōu)異的倍率性能，在5 C下放電容量仍為82 mAh g^-1。總之，這種新穎的超薄架構(gòu)設(shè)計(jì)為開發(fā)具有高能量密度和長循環(huán)壽命的安全鈉金屬電池提供了思路。

圖2. 準(zhǔn)固態(tài)Na//KMHCF@CNTs/CNFs電池性能

Ultra-Thin Single-Particle-Layer Sodium Beta-Alumina-Based Composite Polymer Electrolyte Membrane for Sodium-Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202211229

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