1. ACS Nano：芳香族有機(jī)小分子實(shí)現(xiàn)寬溫和68000循環(huán)水系鈣離子電池

得益于PTCDI的柔性結(jié)構(gòu)、不溶性和快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，PTCDI在1000 mA g^?1時(shí)具有68000個(gè)循環(huán)（超過(guò)470天）的超長(zhǎng)循環(huán)壽命，容量保持率為72.7%，倍率性能優(yōu)異（86.2 mAh g^?1@10000 mA g^?1）。由于WIS電解液的寬電化學(xué)窗口，PTCDI具有131.8 mAh g^?1的高放電容量和96%的理論容量利用率。

總之，由于二價(jià)Ca²⁺引起的強(qiáng)靜電相互作用，因此迫切需要合適的Ca²⁺存儲(chǔ)材料。作者重點(diǎn)研究了有機(jī)小分子晶體材料PTCDI，作為WIS電解液中ACIBs的高性能負(fù)極材料。由于PTCDI結(jié)構(gòu)靈活、水中不溶性，PTCDI具有超過(guò)470天的超長(zhǎng)壽命（68000次循環(huán)）、優(yōu)異的倍率性能（86.2 mAh g^-1@10000 mA g^?1）和高達(dá)96%的理論容量利用率。本文利用原位XRD、原位ATR-FTIR、非原位XPS、原位TEM和三維斷層掃描重建等技術(shù)，揭示了PTCDI沿(020)晶面上鈣的儲(chǔ)存和活化機(jī)制。

此外，本文通過(guò)DFT計(jì)算揭示了PTCDI的Ca²⁺存儲(chǔ)位點(diǎn)和擴(kuò)散途徑。組裝的鈣離子全電池具有30000次循環(huán)的超長(zhǎng)壽命，并且能夠在-20~50°C的寬溫度范圍內(nèi)工作，并且進(jìn)一步組裝的鈣離子軟包電池也表現(xiàn)出500次循環(huán)的長(zhǎng)壽命和86 mAh g^-1的放電容量。因此，該工作對(duì)鈣化學(xué)體系和高性能ACIBs的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

Aromatic Organic Small-Molecule Material with (020) Crystal Plane Activation for Wide-Temperature and 68000 Cycle Aqueous Calcium-Ion Batteries, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c08645

2. Angewandte Chemie International Edition：交錯(cuò)堆疊結(jié)構(gòu)的膦-胺連接的共價(jià)有機(jī)框架實(shí)現(xiàn)鋰離子傳導(dǎo)

因此，磷腈的原位后季銨化可以改善主鏈的電離，并伴隨分層剝離。超薄納米片可以解耦鋰鹽以實(shí)現(xiàn)快速固態(tài)離子傳輸，實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)率和低活化能。此外，作者探索了 COF 結(jié)晶的 PN 取代反應(yīng)，并證明交錯(cuò)堆疊的2D COF 很容易剝離，可用于設(shè)計(jì)固體電解質(zhì)。

總之，該工作采用親核取代的P-Cl與胺構(gòu)建P-NH連接的2D COF。該層狀結(jié)構(gòu)通過(guò)取向的P-Cl鍵與互鎖的AB層交錯(cuò)堆疊。相比之下，非互鎖層只保留π-π相互作用，允許高效的后修飾。因此，磷腈的原位后季銨化可以改善主鏈的電離，并伴隨分層剝離。

在沒(méi)有任何增塑劑的室溫下，電導(dǎo)率增加到 0.18 mS cm^-1，在缺乏 PC 且低活化能 (0.26 eV) 的情況下，電導(dǎo)率增加到 0.51 mS cm^-1。因此，該工作不僅提出了一種用于擴(kuò)展 2D COF 系列的新結(jié)晶策略，而且還展示了交錯(cuò)堆疊 COF 作為離子傳導(dǎo)固態(tài)電解質(zhì)的巨大潛力。

A Phosphine-Amine-Linked Covalent Organic Framework with Staggered Stacking Structure for Lithium-Ion Conduction, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202310972

3. Advanced Energy Materials：競(jìng)爭(zhēng)性溶劑化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命鋅離子電池

結(jié)果顯示，鋅金屬負(fù)極表現(xiàn)出抑制枝晶生長(zhǎng)的特性，并且在超過(guò)1600小時(shí)的電鍍/剝離過(guò)程中具有高可逆性，具有超過(guò)16 Ah cm^-2的優(yōu)異累積容量、高溫(50℃)下的超長(zhǎng)壽命和高放電深度(65%)。此外，Zn||V2O5全電池在1 A g^-1下可穩(wěn)定工作1000次以上。

總之，該工作提出了一種競(jìng)爭(zhēng)性溶劑化結(jié)構(gòu)來(lái)操縱電解質(zhì)環(huán)境并構(gòu)建穩(wěn)定的界面來(lái)抑制HER和鋅腐蝕。結(jié)果顯示，添加DMC助溶劑后，水分子含量大大降低，并且通過(guò)添加LiNO₃引入了第二陽(yáng)離子(Li⁺)，其往往與Zn²⁺競(jìng)爭(zhēng)配位水分子，進(jìn)一步在表面生成陰離子SEI層，誘導(dǎo)均勻的鋅沉積并抑制HER。即使在高放電狀態(tài)下，在室溫和50℃下也實(shí)現(xiàn)了高度可逆的鍍鋅/剝離行為。

同時(shí)，組裝的Zn||V₂O₅全電池表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率和循環(huán)性能，并且使用HD-OTf/Li電解液，全軟包電池也能正常工作。因此，該項(xiàng)研究提供了一種可行的策略來(lái)指導(dǎo)鋅負(fù)極的可靠界面化學(xué)，并為非濃縮水性電解質(zhì)走向?qū)嵱玫乃祪?chǔ)能系統(tǒng)提供了一個(gè)新的思路。

Electrolyte Engineering via Competitive Solvation Structures for Developing Longevous Zinc Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302749

4. Nano Letters：導(dǎo)電交聯(lián)海藻酸鈉@MXene粘合劑實(shí)現(xiàn)高容量和高載量的鋰硫電池

總之，該工作提出了一種實(shí)現(xiàn)交聯(lián)導(dǎo)電粘合劑SA@Ti₃C₂T_x的新方法，并展示了通過(guò)制造無(wú)CA電極來(lái)提高正極材料體積容量的策略。通過(guò)將 SA@Ti₃C₂T_x粘合劑用于Li?S電池，在從電極中去除 Super P后，在S負(fù)載量為 5 mg cm^?2 時(shí)可將體積容量從 670 顯著增加至 1153 mA h cm^?3。值得注意的是，以17.2 mg cm^?2的超高硫負(fù)載量可實(shí)現(xiàn)24.5 mAh cm^?2的面積容量和1422 mAh cm^?3的體積容量。

Small Things Make a Big Difference: Conductive Cross-Linking Sodium Alginate@MXene Binder Enables High-Volumetric-Capacity and High-Mass-Loading Li–S Battery, Nano Letters 2023 DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03429

5. Energy Storage Materials：全固態(tài)鋰金屬電池中電化學(xué)機(jī)械應(yīng)力串?dāng)_引起電池微短路的見(jiàn)解

相比之下，LiCoO₂在循環(huán)過(guò)程中與鋰金屬負(fù)極的體積變化方向一致，因此對(duì) SSE 的機(jī)械損傷相對(duì)較弱。最后，作者提出了一種主動(dòng)壓力控制系統(tǒng)，它有助于減輕應(yīng)力串?dāng)_并提高循環(huán)壽命。

總之，該工作研究了由三種不同正極活性材料組裝的鋰金屬全電池中電極間應(yīng)力串?dāng)_與微短路行為之間的關(guān)系。首先，將三種材料在電極和晶體尺度上的應(yīng)力變化和方向解耦，為有限元模擬提供數(shù)值參考。隨后，采用內(nèi)聚區(qū)模型和牽引分離定律來(lái)解釋電極間應(yīng)力串?dāng)_與SSE晶界機(jī)械損傷之間的關(guān)系。

對(duì)于硫和NCM811材料，循環(huán)過(guò)程中正極和鋰金屬負(fù)極之間相反的體積變化方向?qū)е孪嗤较虻膬?nèi)應(yīng)力合力，進(jìn)而導(dǎo)致晶界處的應(yīng)力分布更加不均勻和嚴(yán)重的機(jī)械損傷。相反，對(duì)于LiCoO₂材料，在循環(huán)過(guò)程中電極體積變化方向與Li金屬負(fù)極一致，導(dǎo)致SSE晶界內(nèi)相對(duì)較弱的機(jī)械損傷。

結(jié)果顯示，全電池可以正常工作幾個(gè)周期。這種電化學(xué)機(jī)械現(xiàn)象源于電化學(xué)過(guò)程中正負(fù)極材料不同的收縮膨脹行為導(dǎo)致的電極應(yīng)力耦合，導(dǎo)致SSE內(nèi)局部應(yīng)力集中/累積和裂紋演化。此外，主動(dòng)壓力控制系統(tǒng)旨在通過(guò)“反饋調(diào)整”機(jī)制減輕ASSLMB循環(huán)過(guò)程中的應(yīng)力串?dāng)_。該系統(tǒng)使S442-Li和NCM811-Li電池能夠穩(wěn)定循環(huán)。因此，該項(xiàng)工作表明電極之間的應(yīng)力串?dāng)_應(yīng)被視為開(kāi)發(fā)高性能ASSLMB 的關(guān)鍵因素。

The insight of micro-short circuits caused by electrochemo-mechanical stress crosstalk in all-solid-state Li metal batteries, Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103052

6. Journal of the American Chemical Society：三價(jià)金屬銦實(shí)現(xiàn)水系電池的高容量、高效率、低極化

更令人驚訝的是，銦在對(duì)稱電池中僅具有 ~1 mV 的超低極化，比任何報(bào)道的金屬低 1-2 個(gè)數(shù)量級(jí)；對(duì)稱電池也具有1600小時(shí)的長(zhǎng)循環(huán)性能。當(dāng)與MnO₂正極匹配時(shí)，全電池表現(xiàn)出~1.2 V電壓，~330 mAh g^-1的高比容量，和長(zhǎng)達(dá)680次的循環(huán)壽命。

總之，該工作提出了銦金屬作為水系三價(jià)電池的新型負(fù)極材料，該金屬表現(xiàn)出卓越的電化學(xué)性能，包括高容量(～700 mAh g^-1)、超低極化(～1 mV)、長(zhǎng)循環(huán)壽命(1600 h)和高沉積效率(99.3-99.8%)。這種優(yōu)異的性能與其合適的氧化還原電位以及大顆粒、密集且無(wú)枝晶的沉積形貌有關(guān)。

當(dāng)用MnO₂作為正極組裝In-MnO₂電池時(shí)，該電池提供了～1.2V的電壓，在1000mA g^-1時(shí)的高倍率能力，以及680圈的長(zhǎng)循環(huán)壽命。這些優(yōu)異的結(jié)果為建造高性能水性多價(jià)金屬電池開(kāi)辟了新的道路。

Trivalent Indium Metal as a High-Capacity, High-Efficiency, Low-Polarization, and Long-Cycling Anode for Aqueous Batteries, Journal of the American Chemical Society 2023 DOI: 10.1021/jacs.3c08677

7. Nano Energy：熔噴布增強(qiáng)部分氟化固體聚合物電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)超穩(wěn)定鋰金屬電池

此外，Li//LiFePO₄電池可以在1.0 C倍率下穩(wěn)定工作超過(guò)750次循環(huán)，30℃下從141.2 mAh g^-1到119.6 mAh g^-1的容量保持率為84.7%。

總之，該工作提出了熔噴布增強(qiáng)部分氟化策略。結(jié)果表明，SPE中的氟化策略可以穩(wěn)定鋰離子沉積并提高基于SPE的LMB的電化學(xué)性能，但過(guò)度氟化很容易導(dǎo)致聚合動(dòng)力學(xué)弱和聚合度低。

然而，與廉價(jià)的熔噴布相結(jié)合，所制備的 PFMC-SPE 在室溫下具有 1 mS cm^-1 的高電導(dǎo)率、寬電化學(xué)窗口 (~5 V) 和更高的機(jī)械強(qiáng)度，并且全Li//LFP電池在30℃下循環(huán)750次后可提供119.6mAh g^-1的高放電容量。因此，采用可靠且廉價(jià)的熔噴布基固態(tài)電解質(zhì)和部分氟化策略在開(kāi)發(fā)下一代超穩(wěn)定固態(tài)鋰電池方面非常有前景。

A Meltblown Cloth Reinforced Partially Fluorinated Solid Polymer Electrolyte for Ultrastable Lithium Metal Batteries, Nano Energy 2023 DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109075

8. Nano Energy：氟化界面實(shí)現(xiàn)無(wú)枝晶鋅金屬電池

因此，在 Zn 對(duì)稱電池中，在 10 mA cm^-2、10 mAh cm^-2 下，實(shí)現(xiàn)了無(wú)枝晶鋅負(fù)極，循環(huán)壽命超過(guò) 1800 小時(shí)。Zn||Cu 不對(duì)稱電池在 500 次鍍鋅/剝離后，庫(kù)侖效率高達(dá) 98.9%。此外，當(dāng)與 MnO₂ 和商用 LiFePO₄ 正極配合使用時(shí)，含有 FEP 的電解質(zhì)可穩(wěn)定循環(huán)。

總之，該工作證明 FEP 作為界面成膜添加劑可有效穩(wěn)定鋅金屬負(fù)極。結(jié)果表明，F(xiàn)EP添加劑不僅參與界面層的形成以抑制副反應(yīng)，而且優(yōu)先吸附在Zn負(fù)極特定晶面上以控制Zn沉積方向。

2 M ZnSO₄+1% FEP 電解液中進(jìn)行測(cè)試時(shí)，10 mA cm^-2、10 mAh cm^-2條件下，Zn||Zn 對(duì)稱電池循環(huán)壽命超過(guò) 1800 小時(shí)。Zn||Cu 非對(duì)稱電池中的 CE 值在 500 次電鍍/剝離后CE仍保持98.9%。因此，該項(xiàng)工作所取得的性能展示了有機(jī)功能添加劑在各種電池化學(xué)中的潛力。

Towards dendrite-free Zn metal batteries via formation of fluorinated interfacial layer with functional additive, Nano Energy 2023 DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109076