1.?Energy & Environmental Science：不銹鋼紐扣電池在水系鋅電池研究中的陷阱

水系鋅電池是一種低成本、高效率的能源設(shè)備。在實驗室規(guī)模的水系鋅電池研究中，不銹鋼（SS）紐扣電池因其簡單靈活而被廣泛用于評估其電化學(xué)性能。

在此，南京大學(xué)周豪慎、筑波大學(xué)楊慧軍等團(tuán)隊揭示了SS紐扣電池材料中析氫反應(yīng)（HER）以及絕緣層狀雙氫氧化物（LDH）的積累。為了減輕其不利影響，作者采用鈦（Ti）板作為隔膜，它具有抑制析氫反應(yīng)的能力，并可作為屏障防止電解質(zhì)與 SS 材料直接接觸。事實證明，在對照組中引入鈦隔膜后，鋅負(fù)極的壽命明顯延長了十倍以上。

圖1. 紐扣電池的SS材料觸發(fā)HER

總之，該工作重點(diǎn)突出兩大主題：首先強(qiáng)調(diào)了水系鋅電池研究中紐扣電池常用的SS材料中存在的嚴(yán)重 HER 問題；其次提出了解決這一問題的簡單而有效的方法，即使用鈦隔膜來防止電解質(zhì)與 SS 材料之間的過度接觸。準(zhǔn)確解釋電化學(xué)結(jié)果對于推進(jìn)該領(lǐng)域的研究至關(guān)重要。水系電解質(zhì)與 SS 材料之間的嚴(yán)重相互作用可能在決定鋅電池穩(wěn)定性方面起著至關(guān)重要的作用。本研究展示了一個簡單而有效的例子，即使用鈦墊片阻隔鈕扣電池中電解液與 SS 材料之間的過度接觸。

為了保證對水系鋅電池領(lǐng)域的電化學(xué)研究結(jié)果進(jìn)行細(xì)致的解釋，該工作提出以下指導(dǎo)原則：i) 在水系電解質(zhì)中謹(jǐn)慎使用 SS 材料，因為它們可能引發(fā)嚴(yán)重的 HER?？紤]到封裝不銹鋼電池結(jié)構(gòu)的便利性及其低廉的生產(chǎn)成本，建議在一般研究中使用鈦墊片，以盡可能減少電解質(zhì)與 SS 外殼的接觸；ii) 減少電解液的使用量，確保電解液只被隔膜吸收，同時避免電解液與 SS 外殼過多接觸；iii) 更有效的解決方案是使用鈦濺射定制 SS 紐扣電池，這種電池既保留了 SS 紐扣電池的優(yōu)點(diǎn)，又完全緩解了 SS 組件產(chǎn)生的 HER。

圖2. 使用鈦隔膜的 Zn 電池的電化學(xué)性能

The pitfall of using stainless steel (SS) coin cell in aqueous zinc battery research, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee01678a

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2. Advanced Materials：2D-層狀Bi到準(zhǔn)1D-結(jié)構(gòu)NiBi₃：結(jié)構(gòu)維度降低，提高鈉/鉀離子儲存性能

鉍（Bi）具有分層結(jié)構(gòu)和半金屬導(dǎo)電性，作為Na/K離子電池的合金類負(fù)極材料（385 mAh g^?1），由于其較大的體積容量（基于Na₃Bi為1088 mAh cm^?3，基于六方K₃Bi為737 mAh cm^?3）和低氧化還原電位（~0.55 V vs. Na⁺/Na，~0.48 V vs. K⁺/K），已經(jīng)得到廣泛研究。然而，由于Na離子和K離子的較大離子半徑，Bi負(fù)極在循環(huán)過程中會發(fā)生較大的體積變化，導(dǎo)致材料粉化和電極與電解質(zhì)之間持續(xù)的副反應(yīng)。此外，Bi負(fù)極的皺褶層狀結(jié)構(gòu)和半金屬導(dǎo)電性限制了電子傳遞和Na/K離子擴(kuò)散。因此，緩沖Bi負(fù)極的大體積膨脹，提高電子傳導(dǎo)性和Na/K離子擴(kuò)散性對于增強(qiáng)電化學(xué)性能至關(guān)重要。

在此，阿德萊德大學(xué)郭再萍教授、廣東工業(yè)大學(xué)孫志鵬教授等人提出并發(fā)展了一種結(jié)構(gòu)維度減少策略，通過將二維分層結(jié)構(gòu)的Bi轉(zhuǎn)化為具有增強(qiáng)反應(yīng)動力學(xué)和可逆性的準(zhǔn)一維結(jié)構(gòu)NiBi₃用于Na/K離子存儲，以實現(xiàn)其高倍率和穩(wěn)定循環(huán)性能。

研究發(fā)現(xiàn)，具有低形成能、金屬導(dǎo)電性和三維Na/K離子擴(kuò)散途徑的準(zhǔn)一維金屬間化合物NiBi₃，在經(jīng)過15000次循環(huán)后，Na離子存儲具有出色的容量保持率達(dá)到94.1％（332 mAh g^?1），而在K離子存儲中該材料表現(xiàn)出93.4％的首次庫侖效率（ICE），其容量保持率也得到顯著提升。

圖1. NiBi₃結(jié)構(gòu)表征

總之，該工作通過將層狀Bi和Ni結(jié)合起來，成功合成了準(zhǔn)一維結(jié)構(gòu)的NiBi₃，以開發(fā)用于鈉/鉀離子儲存的新型負(fù)極材料。由于準(zhǔn)一維結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，NiBi₃具有金屬導(dǎo)電性和三維的鈉/鉀離子擴(kuò)散通道。在作為鈉/鉀離子儲存的陽極材料時，NiBi₃負(fù)極在15000次循環(huán)后，鈉儲存的容量保持率為94.1%，鉀儲存的初始庫侖效率為93.4%。

非原位XRD分析揭示了NiBi₃在鈉儲存中經(jīng)歷了一個對稱的反應(yīng)機(jī)制，NiBi₃?Ni + NaBi + Na₃Bi，而在鉀儲存中則經(jīng)歷了一個非對稱的反應(yīng)機(jī)制，NiBi₃→ Ni + K₃Bi → Ni + KBi₂→ NiBi₃。這兩種反應(yīng)由于NiBi₃的低形成能而具有很高的可逆性。此外，非原位SEM研究表明，NiBi₃電極在循環(huán)過程中可以自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米多孔結(jié)構(gòu)，有助于容納體積膨脹并縮短鈉離子的傳輸路徑。這項研究為設(shè)計新型鈉/鉀離子電池的負(fù)極材料提供了一種新策略。

圖2. NiBi₃負(fù)極在鉀離子電池中的電化學(xué)性能

2D-Layer-Structure Bi To Quasi-1D-Structure NiBi3: Structural Dimensionality Reduction to Superior Sodium and Potassium Ion Storage, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202305551

3. Advanced Functional Materials：通過Kevlar芳綸納米纖維保護(hù)涂層穩(wěn)定固態(tài)電池中的 Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃|Li 金屬負(fù)極界面

Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃ (LATP)固態(tài)電解質(zhì)由于其具有較高的室溫鋰離子電導(dǎo)率、空氣穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性而引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，LATP 在下一代鋰金屬固態(tài)電池（SSB）中的實際應(yīng)用因其與鋰金屬的高度不相容性而受到阻礙。

在此，清華大學(xué)王海輝教授，華南理工大學(xué)王素清研究員等人將凱芙拉芳綸納米纖維（KANF）膜與通過原位聚合形成的固化電解質(zhì)（SE）相結(jié)合構(gòu)建LATP的SE@KANF保護(hù)層。該保護(hù)層不僅可以有效防止鋰金屬還原LATP，而且可以提供緊密的界面接觸并限制不必要的電子傳輸。

結(jié)果顯示采用SE@KANF層的鋰對稱電池可實現(xiàn)1.4 mA cm^?2的超高臨界電流密度，并在0.2 mA cm^?2下穩(wěn)定循環(huán)超過2000小時。此外，與磷酸鐵鋰正極匹配的全電池在 30 °C、0.1 C 條件下循環(huán) 180 次后，容量保持率達(dá)到 95%。

圖1. SE@KANF-LATP的形貌結(jié)構(gòu)表征

總之，該工作通過構(gòu)建SE@KANF作為SSE|Li界面緩沖層，提出了一種穩(wěn)定LATP|Li界面的簡單有效的策略。SE@KANF層阻止了鋰金屬負(fù)極對LATP的還原，并為離子傳輸建立了一條連貫路徑。除此之外，SE@KANF層保持較低的界面電子電導(dǎo)率，這有效地抑制了LATP內(nèi)部的鋰枝晶生長，有助于對稱電池中實現(xiàn) 1.4 mA cm^-2 的超高 CCD 和 0.2 mA cm^-2 下 2000 小時以上的穩(wěn)定循環(huán)。

此外，Li|SE@KANF-LATP|LFP SSB的首次放電比容量為159mAh g^-1，在30℃、0.1C下循環(huán)180次后可逆容量為95%。因此，該工作提出了一種提高 LATP|Li 界面兼容性的可靠策略，并為對鋰金屬負(fù)極不穩(wěn)定的SSE的應(yīng)用提供了新的機(jī)會。

圖2. Li|SE@KANF-LATP|LFP電池的電化學(xué)性能

Stabilizing Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃|Li Metal Anode Interface in Solid-State Batteries by Kevlar Aramid Nanofiber-Based Protective Coating, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202306748

4. Angewandte Chemie International Edition：共組裝 MnZnCuOx 和多金屬氧酸鹽簇的混合亞1 nm納米片作為鋰離子電池的負(fù)極

鋰離子電池(LIB)中過渡金屬氧化物(TMO)負(fù)極材料通常會發(fā)生嚴(yán)重的體積膨脹，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的粉化，進(jìn)而導(dǎo)致比容量降低和循環(huán)穩(wěn)定性變差。

在此，清華大學(xué)王訓(xùn)教授，北京航空航天大學(xué)劉俊利教授等人成功地實現(xiàn)了MnZnCuOx(MZC)-磷鉬酸(PMA)雜化亞1 nm納米片(MZC-PMA HSNSs)的制備。分子動力學(xué)(MD)模擬表明，在靜電相互作用(COUL)和范德華相互作用(LJ)的驅(qū)動下，PMA團(tuán)簇與MZC相互作用形成穩(wěn)定的二維HSNSs。由于MZC-PMA HSNSs特殊的二維亞1 nm結(jié)構(gòu)，以及多組分的協(xié)同效應(yīng)和多組分的快速遷移，使得MZC-PMA HSNSs作為LiBs中的新型負(fù)極表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。

圖1. MZC-PMA HSNSs的MD模擬

總之，該工作通過將PMA簇引入MZC并精確控制PMA的量，成功構(gòu)建了新型穩(wěn)定的2D MZC-PMA HSNS。MD模擬揭示了MZC-PMA HSNS的形成機(jī)制，其中PMA簇與MZC共同組裝，并最終在多個組件之間的COUL和LJ相互作用驅(qū)動下生長成2D HSNS。重要的是，通過DFT計算驗證，引入具有富電子特性的PMA可以顯著增加鋰離子的吸附能（-3.04 eV）。

得益于這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，MZC-PMA HSNS作為負(fù)極材料具有極大的優(yōu)勢，在100 mA g^-1下循環(huán)100次后，其可逆比容量達(dá)到1157 mAh g^-1；在1 A g^?1下循環(huán)700次后，長期循環(huán)壽命達(dá)到592 mA g^?1。因此，該項工作為合理設(shè)計具有亞1納米結(jié)構(gòu)的多組分金屬氧化物基功能材料作為下一代高性能鋰離子電池負(fù)極材料提供了新的見解。

圖2. MZC-PMA HSNS的電池性能

Hybrid Sub-1 nm Nanosheets of Co-assembled MnZnCuOx and Polyoxometalate Clusters as Anodes for Li-ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202309934

5. Nature Communications：高電壓高能無膜非水鋰基有機(jī)氧化還原液流電池的開發(fā)

鋰基非水氧化還原液流電池（LRFB）具有更高的工作電壓和理論能量密度，有望成為傳統(tǒng)水性氧化還原液流電池的替代系統(tǒng)。然而，離子選擇性膜的使用限制了LRFB的大規(guī)模適用性。

在此，美國辛辛那提大學(xué)蔣建兵教授團(tuán)隊報告了一種基于全有機(jī)雙相體系的高壓無膜LRFBs，采用Li金屬負(fù)極和2,4,6-三-(1-環(huán)己基氧基-4-亞氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶)-1,3,5-三嗪(三TEMPO)、正丙基吩噻嗪(C3-PTZ)和三(二烷基氨基)環(huán)丙烯(CP)正極。在靜態(tài)條件下含0.5 M氧化還原活性物質(zhì)的Li||Tri-TEMPO, Li||C3-PTZ以及Li||CP電池，在電流密度為1 mA/cm²、溫度為27℃、55天內(nèi)循環(huán)100次，容量保持率分別為98%、98%和92%。

Li||Tri-TEMPO (0.5 M)電池的初始平均放電電壓為3.45 V，能量密度約為33 Wh/L。在電流密度為1.5 mA/cm²、溫度為27℃的情況下，該電池在45天內(nèi)100次循環(huán)的容量為81%，平均庫侖效率為96%，能源效率為82%。

圖1. 有機(jī)氧化還原物質(zhì)的化學(xué)式與氧化還原電壓

總之，該工作報道了一種具有高電壓和高能量密度的非水雙相無膜鋰基氧化還原液流電池?；邴}析效應(yīng)，使用離子液體（BMP-TFSI）和有機(jī)碳酸酯（FEC）作為電解質(zhì)開發(fā)了非水雙相體系。作者在分析了11種有機(jī)氧化還原活性化合物后，選擇了三種氧化還原活性正極材料，即Tri-TEMPO、C3-PTZ和CP。最初，0.1 M和0.2 M Li||Tri-TEMPO靜態(tài)雙相無膜電池進(jìn)行100次充放電循環(huán)，容量保持率分別為99.87%和99.91%。0.1 M 和 0.2 M Li||Tri-TEMPO 雙相電池的能量密度分別約為 7.2 和 16.6 Wh/L。

為了提高能量密度，作者組裝了 0.5 M Li||Tri-TEMPO 無膜靜態(tài)電池并進(jìn)行了 100 次循環(huán)。它的容量保持率約為98%，CE為96%，能量密度為34 Wh/L。為了確認(rèn)所提出的雙相系統(tǒng)的多功能性，在靜態(tài)條件下在無膜電池中測試了另外兩種氧化還原活性材料，即 C3-PTZ 和 CP。0.5 M Li||C3-PTZ 和 0.5 M Li||CP 雙相靜態(tài)電池的放電電壓分別為 3.42 和 3.94 V，高于之前報道的雙相無膜電池系統(tǒng)。

最終，作者提出在未來的工作中，可以實施幾種策略來改善系統(tǒng)的動力學(xué)和整體性能，具體為：（1）優(yōu)化電池內(nèi)的流速以增強(qiáng)傳質(zhì)動力學(xué);（2）選擇合適的支持電解質(zhì)（鹽），以提高電解質(zhì)的電導(dǎo)率以調(diào)節(jié)整體電池動力學(xué)；（3）針對靜態(tài)和流動條件實施先進(jìn)的電池設(shè)計，以減少正極電極的死體積，以提高容量利用率以及（4）在流動條件下減輕正極材料在液/液界面處從正極電解液到負(fù)極電解液的交叉，以進(jìn)一步提高庫侖效率。

圖2. 0.5 M Li||Tri-TEMPO 基無膜非水雙相液流電池 (NBFB) 的性能

Development of high-voltage and high-energy membrane-free nonaqueous lithium-based organic redox flow batteries, Nature Communications 2023 DOI:10.1038/s41467-023-40374-y

6. ACS Energy Letters：快速原位交聯(lián)聚環(huán)氧丁烷電解質(zhì)界面實現(xiàn)鹵化物基全固態(tài)鋰金屬電池

基于鹵化物的固態(tài)鹵化物電解質(zhì)（SSE）具有超離子導(dǎo)電性、與高壓正極直接兼容以及可規(guī)?；a(chǎn)等特點(diǎn)被視為下一代全固態(tài)電池的理想候選材料。然而，鹵化物 SSE 與鋰金屬負(fù)極之間的不兼容性仍然是實現(xiàn)高能量密度的主要挑戰(zhàn)。

在此，加拿大西安大略大學(xué)孫學(xué)良&國聯(lián)汽車動力電池研究院王建濤團(tuán)隊通過快速原位交聯(lián)聚氧化丁烯電解質(zhì)界面實現(xiàn)了基于鹵化物的全固態(tài)鋰金屬電池。具體而言，作者展示了在超離子 Li₃InCl₆ SSE 上的薄交聯(lián)聚（環(huán)氧丁烯）固體聚合物電解質(zhì)（xPBO SPE）夾層，以實現(xiàn)鋰金屬兼容。該工作通過 0.5 秒脈沖三甲基鋁蒸汽與聚（環(huán)氧丁烯）羥基末端基團(tuán)之間的反應(yīng)，開發(fā)出一種快速、無溶劑的原位交聯(lián)工藝。

圖1. PBO SPE 在鹵化物 SSE 表面的快速原位交聯(lián)過程

總之，該工作展示了一種新穎有效的方法，即通過 TMA 蒸汽瞬間處理來制造薄的原位交聯(lián) xPBO SPE 中間膜。這種快速、無溶劑、徹底的交聯(lián)工藝可適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。Al-O交聯(lián)化學(xué)不僅增強(qiáng)了 xPBO SPE 的機(jī)械性能，還消耗了 PBO 中不穩(wěn)定的羥基端，而不會影響 xPBO SPE 中的鋰離子溶解。

因此，鋰-鋰對稱電池表現(xiàn)出高度穩(wěn)定的沉積/剝離循環(huán)性能；基于鈷酸鋰、xPBO-SPE@Li₃InCl₆ 和鋰金屬負(fù)極的 ASSLMB 表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)性能和良好的速率能力。由于 xPBO SPE 界面確保了Li₃InCl₆ 對鋰金屬的兼容性，因此這種簡便的保護(hù)策略應(yīng)適用于還原起始電位較低的其他鹵化物超離子 SSE，以及與鋰金屬不兼容且對水/有機(jī)溶劑敏感的其他類型 SSE，如硫化物 SSE。

除 TMA 外，其他金屬有機(jī)化合物，如二乙基鋅、四叔丁氧化鋯、四(二甲基氨基)鈦、四(二甲基氨基)鉿和四(乙基甲基氨基)釩也可單獨(dú)或組合用作SPE的 Zn^–、Zr^–、Ti^–、Hf^– 和 V^–交聯(lián)劑。這種新型快速交聯(lián)策略還將為混合SPE的制備和ASSLMB 帶來更多可能性。

圖2. LiCoO₂-Li₃InCl₆|Li₃InCl₆|xPBO SPE|Li 的 ASSLMB 的電化學(xué)性能

Rapidly In Situ Cross-Linked Poly(butylene oxide) Electrolyte Interface Enabling Halide-Based All-Solid-State Lithium Metal Batteries, ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01157

7. Angewandte Chemie International Edition：低成本且不易燃的共晶電解質(zhì)用于先進(jìn) Zn-I₂電池

共晶電解液作為一種新興電解液體系，在能源儲存領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。然而，迄今為止，所有報道的鋅電池中使用的共晶電解液都基于ZnCl₂、Zn(CF₃SO₃)₂、Zn(TFSI)₂等鹽類，而非ZnSO₄·7H₂O。然而，這些電解液存在嚴(yán)重的安全隱患和高昂的價格。因此，開發(fā)一種高度安全且經(jīng)濟(jì)實惠的共晶電解液變得尤為迫切。

在此，阿德萊德大學(xué)喬世璋院士團(tuán)隊基于之前的工作進(jìn)一步探究了ZnSO₄·7H₂O晶體在不同溶劑下的溶解度。結(jié)果表明ZnSO₄·7H₂O晶體在多元醇中，如乙二醇(EG)、丙二醇(PG)和甘油，溶解度很高。在乙二醇中，ZnSO₄·7H₂O晶體的溶解度(~4.5m)竟然高于純水溶劑 (~3.5m)。

研究表明ZnSO₄·7H₂O晶體可以與多元醇形成共晶電解液。以ZnSO₄·7H₂O晶體和丙二醇(PG)的水合共晶電解液(簡稱HEE)為例，通過運(yùn)用分子動力學(xué)模擬和密度泛函理論計算，揭示了多元醇與鋅之間的溶劑化機(jī)制。相對于純水系ZnSO₄電解液，HEE具有更低的I^–離子溶解度，有效地遏制了電池運(yùn)行過程中I₃^–和I₅^–的產(chǎn)生。

圖1. ZnSO₄基HEE

總之，該工作報道的丙二醇基水合物的共晶電解質(zhì)，具有顯著的防火性能和非常低的價格，價格達(dá)到ZnCl₂/Zn(CF₃SO₃)₂/Zn(TFSI)₂的<1/200。此外，HEE可以推遲氫析出反應(yīng)的啟動電位，并顯著抑制枝晶的生長，確保了鋅負(fù)極可達(dá)到99.9%的高庫侖效率(CE)，并且具備超過2000小時的循環(huán)壽命。在極端低溫條件下(-30°C)，HEE電解液仍然能夠保持超過1000個循環(huán)，同時展現(xiàn)出優(yōu)異的抗凍性能。

值得注意的是，與傳統(tǒng)的水/有機(jī)混合電解液不同，HEE電解液由于多元醇的高溶劑化能力，具備了非易燃的特性，從而保障了鋅電池的使用安全。這種新型電解液的卓越特性不僅使得鋅-碘電池在嚴(yán)苛的工作環(huán)境下具有潛力，還使其在大規(guī)模應(yīng)用方面更加切實可行，例如用于具備33.3 mg cm^?2高負(fù)載的軟包電池500次循環(huán)后的容量仍高達(dá)96.7 %，比其他溶液電池的性能更好。因此，該項工作顯著拓寬了共晶電解質(zhì)的種類，有助于設(shè)計新型Zn電池。

圖2. 全電池表征

Low-cost and Non-flammable Eutectic Electrolytes for Advanced Zn–I2 Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202310284

8. PNAS：結(jié)晶氮化碳隔膜用于高性能鋰金屬電池

鋰金屬電池被認(rèn)為是新一代儲能系統(tǒng)極具前景的候選者，而不穩(wěn)定負(fù)極導(dǎo)致的循環(huán)穩(wěn)定性差則極大地限制了其實際應(yīng)用。盡管隔膜改性策略取得了進(jìn)展，但對固有材料調(diào)控枝晶生長動力學(xué)仍缺乏深入理解，這對于實現(xiàn)負(fù)極的高穩(wěn)定性至關(guān)重要。

在此，東北大學(xué)李犁教授團(tuán)隊通過使用高結(jié)晶度的氮化碳作為隔膜中間層來抑制鋰枝晶生長。有趣的是，熔鹽處理產(chǎn)生的高含量呲咯N以及高結(jié)晶度的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了氮化碳與Li的相互作用，并均勻化了鋰離子通量，從而實現(xiàn)了鋰均勻沉積。因此，具有改性隔膜的電池即使在3000小時后仍具有超高的穩(wěn)定性。同時，組裝的Li-LiFePO₄全電池也呈現(xiàn)出高容量的保持性。

圖2. 電池性能

總之，該工作將高度結(jié)晶的 C₃N₄ 同素異形體 PTI用于隔膜改性，以保護(hù) 鋰金屬負(fù)極。與原始PP和常見的聚合物C₃N₄相關(guān)隔膜相比，PTI-PP由于具有親鋰Cl嵌入和豐富的PTI結(jié)晶度，有效調(diào)節(jié)Li⁺的分布以形成均勻的離子通量并穩(wěn)定鋰負(fù)極/電解質(zhì)界面。

研究結(jié)果顯示，改性隔膜組裝的Li-Li電池可以在2 mA cm^?2、1 mAh cm^?2和5 mA cm^?2、5 mAh cm^?2下穩(wěn)定循環(huán)超過3,000小時和2,400小時。PP-PTI 隔膜組裝的 LiFePO₄//Li 全電池表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能，在 5 C 下提供 122.5 mAh g^?1，并且具有出色的穩(wěn)定性，300 次循環(huán)后容量保持率為 87.04%。這項工作為基于結(jié)晶工程的鋰金屬負(fù)極保護(hù)提供了策略，拓寬了C₃N₄材料在先進(jìn)儲能領(lǐng)域的應(yīng)用。

圖2. 全電池性能

A crystalline carbon nitride–based separator for high-performance lithium metal batteries, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2023 DOI: 10.1073/pnas.2302375120