国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

1. 張?zhí)m/劉玉文Carbon Energy：偽過(guò)飽和電解液使長(zhǎng)壽命鋰電池成為可能

電池頂刊集錦！張強(qiáng)、文銳、曹國(guó)忠、紀(jì)效波、郭洪、梁正、張?zhí)m、劉超峰、宗泉等成果！

通過(guò)使用高壓正極材料可以提高鋰金屬電池（LMBs）的比能量；然而，在相應(yīng)的體系中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的循環(huán)性能對(duì)液態(tài)電解液來(lái)說(shuō)尤其具有挑戰(zhàn)性。

圖1 分子動(dòng)力學(xué)模擬

中科院過(guò)程所張?zhí)m、燕山大學(xué)劉玉文等通過(guò)引入1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（TTE）來(lái)調(diào)整二甘醇（G2）和雙（三氟甲磺酰）亞胺鋰（LiTFSI）之間的配位結(jié)構(gòu)，制備了一種新型的偽過(guò)飽和電解質(zhì)（POSS）。令人驚訝的是，盡管TTE對(duì)LiTFSI的溶解度很小，但LiTFSI和G2在POSE中的摩爾比可以增加到1:1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于飽和狀態(tài)下的1:2.8。模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，TTE促進(jìn)了G2分子與POSE中Li⁺的緊密接觸。此外，它還參與了電解質(zhì)/電極界面的形成。

圖2 半電池性能

結(jié)果，所得電解液與鋰金屬負(fù)極和典型的高壓正極都顯示出了出色的兼容性。在1 mA cm^-2、1 mAh cm^-2的條件下，Li||Li對(duì)稱電池顯示出超過(guò)2000小時(shí)的長(zhǎng)壽命。同時(shí)，采用POSE的Li||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)電池在4.5V、1C倍率下循環(huán)900次后顯示出134.8 mAh g^-1的高可逆容量。這項(xiàng)工作提供了對(duì)Li⁺溶劑化結(jié)構(gòu)的新認(rèn)識(shí)，并為開(kāi)發(fā)LMB的高性能電解液提供了指導(dǎo)。

圖3 全電池性能

Long-life lithium batteries enabled by a pseudo-oversaturated electrolyte. Carbon Energy 2023. DOI: 10.1002/cey2.383

2. 紀(jì)效波/陳弘毅ACS Nano：鈉離子電池用高熵鈉缺陷層狀氧化物正極

在O3結(jié)構(gòu)的深脫鈉狀態(tài)下（即>4.0V），鈉層氧化物總是遭受緩慢的動(dòng)力學(xué)和有害的相變，這招致差的倍率能力和嚴(yán)重的容量退化。

圖1 熵效應(yīng)的DFT計(jì)算

中南大學(xué)紀(jì)效波、陳弘毅等提出了一個(gè)通過(guò)調(diào)控非活性陽(yáng)離子的化學(xué)計(jì)量比率來(lái)精心設(shè)計(jì)Na缺陷的O3型Na_xTmO₂正極的配置熵調(diào)整協(xié)議，以解決這些障礙。研究發(fā)現(xiàn)，在Na缺陷的O3型Na_0.83Li_0.1Ni_0.25Co_0.2Mn_0.15Ti_0.15Sn_0.15O_2-δ（MTS15）中，通過(guò)引入MnO₆和TiO₆八面體，TmO₆八面體周圍的電子得到重新排列，并擴(kuò)大了O-Na-O板塊的間距，這使得Na⁺擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到加強(qiáng)，這是理論計(jì)算和電化學(xué)測(cè)量所揭示的。同時(shí)，正如原位同步輻射X射線吸收光譜和原位X射線衍射所明確揭示的那樣，熵效應(yīng)有助于改善Co氧化還原和O3和P3之間的相變行為的可逆性。

圖2 熵調(diào)控的循環(huán)和倍率性能

值得注意的是，所制備的熵調(diào)MTS15正極表現(xiàn)出令人印象深刻的倍率能力（在10C時(shí)容量保持率為76.7%）、循環(huán)穩(wěn)定性（200次循環(huán)后容量保持率為87.2%），可逆容量為109.4 mAh g^-1、良好的全電池性能（100次循環(huán)后容量保持率為84.3%）以及卓越的空氣穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作為如何設(shè)計(jì)用于高功率密度存儲(chǔ)系統(tǒng)的高熵鈉層狀氧化物提供了一個(gè)思路。

圖3 MTS15和MTS45的電荷補(bǔ)償機(jī)制

High-Entropy Na-Deficient Layered Oxides for Sodium-Ion Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c02290

3. ACS Energy Lett.：什么影響著高面容量固態(tài)電池硅基負(fù)極的倍率性能？

在固態(tài)電池（SSB）電極中實(shí)現(xiàn)高面容量和倍率性能是具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)殡姾奢d流子在厚的全固態(tài)復(fù)合電極中傳輸緩慢，這源于傳輸強(qiáng)烈依賴于壓縮復(fù)合體的微觀結(jié)構(gòu)和孔隙度。為引入像硅這樣的高容量材料，需要在整個(gè)電極上進(jìn)行快速的離子和電子傳輸。

圖1 半電池組件示意圖

蒙納士大學(xué)Moumita Rana、Wolfgang G. Zeier、芝加哥大學(xué)Anja Bielefeld等展示了一條實(shí)現(xiàn)高性能硅基SSB負(fù)極復(fù)合材料的途徑，并研究了其中所涉及的電荷載體傳輸和微觀影響。具體而言，通過(guò)改變硅的顆粒大小和負(fù)極復(fù)合材料中固態(tài)電解質(zhì)（SE）的離子傳導(dǎo)性，并分析其電化學(xué)性能和電荷載流子傳輸，作者發(fā)現(xiàn)，活性材料顆粒的表面與體積比增強(qiáng)，有效離子傳導(dǎo)性提高，顆粒大小兼容，復(fù)合材料成分分布均勻，孔隙率變低，有利于硅基負(fù)極復(fù)合材料的高性能發(fā)揮。這種策略允許在環(huán)境溫度下，在1.6 mA?cm^-2和8 mA?cm^-2的電流密度下，通過(guò)復(fù)合電極中硅納米顆粒和快速離子傳導(dǎo)電解質(zhì)的組合，獲得10 mAh?cm^-2和4 mAh?cm^-2的比容量。

圖2 不同復(fù)合負(fù)極的電化學(xué)性能

詳細(xì)的直流極化結(jié)果和微觀結(jié)構(gòu)模型顯示，硅和SE的粒徑兼容性導(dǎo)致壓縮負(fù)極復(fù)合材料的低孔隙率，這有利于在整個(gè)SE基質(zhì)中更均勻地分布離子通量，從而改善電極的有效離子傳導(dǎo)性。要進(jìn)一步提高負(fù)極復(fù)合材料的性能，需要優(yōu)化SE的粒徑、復(fù)合材料的加工和燒結(jié)路線，以便在不影響有效離子傳導(dǎo)性的情況下實(shí)現(xiàn)電極中較低的孔隙率，這將有利于減少離子傳導(dǎo)途徑的曲折和快速，從而促進(jìn)SSB的電極的高性能行為。

圖3 硅粒徑和SE離子電導(dǎo)率對(duì)負(fù)極復(fù)合材料倍率性能的影響

Toward Achieving High Areal Capacity in Silicon-Based Solid-State Battery Anodes: What Influences the Rate-Performance? ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00722

4. 牛津大學(xué)Nat. Commun.：鉀離子電解液離子傳輸和熱力學(xué)特性的全面研究

由于鉀的可得性和低成本，非水鉀離子電池（KIBs）代表了鋰離子電池的一種有希望的補(bǔ)充技術(shù)。此外，與Li⁺相比，K⁺的電荷密度較低，有利于液態(tài)電解液中的離子傳輸特性，因此，這使得KIB有可能能夠提高倍率能力和低溫性能。然而，對(duì)非水鉀離子電解液的離子傳輸和熱力學(xué)特性的全面研究還沒(méi)有。

圖1 鉀電極制備及電解液特征分析

牛津大學(xué)Mauro Pasta等報(bào)告了由雙氟磺酰亞胺鉀（KFSI）鹽和1,2-二甲氧基乙烷（DME）溶劑組成的模型非水鉀離子電解液系統(tǒng)的離子傳輸和熱力學(xué)特性的全面特征，并將其與鋰離子等價(jià)物（即LiFSI：DME）在0.25-2molal的濃度范圍內(nèi)進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示，在所有濃度低于2M的情況下，KFSI:DME電解液的鹽擴(kuò)散系數(shù)和陽(yáng)離子轉(zhuǎn)移數(shù)明顯高于LiFSI電解液。更高的鹽擴(kuò)散系數(shù)和陽(yáng)離子轉(zhuǎn)移數(shù)減少了離子濃度梯度的形成和相關(guān)的濃度過(guò)電位，從而證實(shí)了KIBs提供更好的速率能力和低溫性能的潛力。在20℃時(shí)，離子電導(dǎo)率被發(fā)現(xiàn)是相似的，LiFSI在1.7M之前略高，這可能是由于KFSI鹽解離不充分。熱力學(xué)因子隨濃度變化的行為表明，與Li⁺相比，K⁺的溶劑和離子相互作用較弱。

圖2 KFSI和LiFSI在DME中的濃度依賴性遷移數(shù)和離子電導(dǎo)率

采用這里描述的電解液特性關(guān)系對(duì)鉀離子和鋰離子金屬|(zhì)|石墨電池進(jìn)行的DFN模擬表明，KFSI：DME電解液更快的傳輸特性導(dǎo)致了充電速率的提高。總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究證明，K⁺的陽(yáng)離子尺寸增大，電荷密度降低，因此溶劑和離子間的相互作用較弱，有利于大功率電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)。鉀離子電解液的全面表征提供了對(duì)鉀離子電解液傳質(zhì)和熱力學(xué)的更準(zhǔn)確的理解，為進(jìn)一步的鉀離子電解液開(kāi)發(fā)和優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

圖3 多爾-富勒-紐曼（DFN）模擬

Fundamental investigations on the ionic transport and thermodynamic properties of non-aqueous potassium-ion electrolytes. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-39523-0

5. 云南大學(xué)郭洪AM：調(diào)節(jié)鋰離子的局部配位環(huán)境，實(shí)現(xiàn)6000小時(shí)鋰負(fù)極運(yùn)行

有害的鋰枝晶生長(zhǎng)和不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面相（SEI）抑制了鋰金屬電池的實(shí)際應(yīng)用。

圖1 材料設(shè)計(jì)

云南大學(xué)郭洪等探索了原子分散的鈷配位共軛富聯(lián)吡啶共價(jià)有機(jī)骨架（sp2c-COF）作為鋰金屬負(fù)極表面的人工SEI來(lái)解決這些問(wèn)題。單個(gè)Co原子被巧妙地限制在sp2c-COF中，從而優(yōu)化了金屬原子周圍的電子密度。在Co-N配位和強(qiáng)吸電子的氰基基團(tuán)的共同作用下，大量的電荷被轉(zhuǎn)移到sp2c-COF，從而增強(qiáng)了對(duì)Li⁺的吸附。此外，sp2c-COF具有合適的孔徑和大的表面積，為L(zhǎng)i⁺的遷移創(chuàng)造了一個(gè)完美的環(huán)境。原位光學(xué)顯微鏡顯示sp2c-COF-Co ASEI薄膜可以有效地抑制鋰的枝晶。

圖2 半電池性能

此外，值得注意的是，sp2c-COF-Co修飾的對(duì)稱電池顯示了0.76的高Li⁺轉(zhuǎn)移數(shù)，確保了快速的鋰沉積/剝離過(guò)程。因此，sp2c-COF-Co修飾的電池具有優(yōu)異的電化學(xué)性能和無(wú)枝晶的形態(tài)，并且在超高電流密度（2 mA cm^-2）下，鋰-鋰對(duì)稱電池顯示出優(yōu)異的循環(huán)壽命，達(dá)6000小時(shí)。sp2c-COFCo@Li|Cu電池在0.5 mA cm^-2時(shí)也顯示出低的成核過(guò)電位（8 mV）。此外，基于sp2c-COF-Co的全電池也表現(xiàn)出更長(zhǎng)的工作壽命和高容量保持率。

圖3 LFP、LCO以及NCM全電池性能

Regulating The Lithium Ions’ Local Coordination Environment Through Designing Cof with Single Atomic Co Site to Achieve Dendrite-Free Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202304511

6. 梁正Angew：協(xié)同電解液添加劑助力商業(yè)快充石墨負(fù)極

石墨負(fù)極在快速充電過(guò)程中容易出現(xiàn)危險(xiǎn)的析鋰現(xiàn)象，但由于難以確定限制速度的步驟，使得徹底消除析鋰現(xiàn)象成為一個(gè)挑戰(zhàn)。

圖1 鋰沉積過(guò)程示意

上海交通大學(xué)梁正等通過(guò)在商業(yè)碳酸酯電解液中引入三甘醇二甲醚（G3）-LiNO₃協(xié)同添加劑（GLN），在石墨負(fù)極上構(gòu)建了具有均勻鋰離子通量的彈性固體電解質(zhì)界面相（SEI），以實(shí)現(xiàn)高倍率下的無(wú)枝晶和高可逆的鋰沉積。具體來(lái)說(shuō)，G3可以促進(jìn)LiNO₃的溶解，而G3與鋰離子的高結(jié)合能可以通過(guò)引入氟代碳酸乙烯酯（FEC）而降低。因此，在保留石墨正常的嵌入/脫嵌行為的前提下，交聯(lián)的低聚物醚和GLN協(xié)同分解得到的Li₃N都大大改善了鋰沉積前后SEI的穩(wěn)定性，有利于鋰的均勻沉積。這消除了電解液中有限鋰離子的持續(xù)消耗，減少了界面極化，最終避免了鋰枝晶和死鋰的形成。

圖2 SEI分析

結(jié)果，與空白電解液相比，在2C充電條件下，當(dāng)沉積鋰量達(dá)到總?cè)萘康?1%時(shí)，使用添加GLN電解液的石墨負(fù)極可以達(dá)到更高的庫(kù)侖效率（CE）（99.53%），同時(shí)具有優(yōu)異的鋰沉積可逆性（99.6%）。此外，添加了GLN的電解液的1.2Ah磷酸鐵鋰|石墨軟包電池在3C下穩(wěn)定地運(yùn)行了150個(gè)循環(huán)，充分地證明了GLN在商業(yè)鋰離子電池快速充電應(yīng)用中的前景。

圖3 電化學(xué)性能研究

Li Plating Regulation on Fast-Charging Graphite Anodes by a Triglyme-LiNO3 Synergistic Electrolyte Additive. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202306963

7. 張強(qiáng)/張學(xué)強(qiáng)/文銳Angew：提高實(shí)用鋰硫電池中SEI穩(wěn)定性的電解液設(shè)計(jì)

實(shí)用的鋰硫（Li-S）電池由于在常規(guī)醚類電解液中形成的固體電解質(zhì)界面相（SEI）的不穩(wěn)定性而受到嚴(yán)重困擾。

圖1 TO/DME電解液的物化性質(zhì)以及與鋰硫電池的兼容性

清華大學(xué)張強(qiáng)、北京理工大學(xué)張學(xué)強(qiáng)、中科院化學(xué)所文銳等提出了一種以1,3,5-三氧乙烷（TO）和1,2-二甲氧基乙烷（DME）為輔助溶劑的電解液，通過(guò)豐富Li-S電池中的有機(jī)成分來(lái)構(gòu)建一個(gè)高機(jī)械穩(wěn)定性的SEI。具有高聚合能力的TO可以優(yōu)先分解并形成富含有機(jī)物的SEI，加強(qiáng)了SEI的機(jī)械穩(wěn)定性，從而緩解了SEI的裂紋和再生，降低了活性鋰、多硫化鋰和電解質(zhì)的消耗率。同時(shí)，DME確保了硫正極的高比容量。

圖2 SEI的組成和機(jī)械穩(wěn)定性

因此，采用TO/DME電解液的Li-S電池在苛刻的條件下提供了216次循環(huán)的改善壽命，而在DOL/DME電解液中只有75次循環(huán)。此外，使用TO/DME電解液的Li-S軟包電池在電池層面上表現(xiàn)出417 Wh kg^-1的比能量，并經(jīng)歷了穩(wěn)定的20次循環(huán)。這項(xiàng)工作為改善SEI的機(jī)械穩(wěn)定性提供了一種創(chuàng)新的電解液，并將啟發(fā)實(shí)用Li-S電池的新興電解液設(shè)計(jì)。

圖3 苛刻條件下的鋰硫電池性能

Electrolyte Design for Improving Mechanical Stability of Solid Electrolyte Interphase in Lithium–Sulfur Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202305466

8. 曹國(guó)忠/劉超峰/宗泉AEM：高性能水系鋅離子電池，循環(huán)2000次容量保持91%！

對(duì)于水系鋅離子電池的發(fā)展，開(kāi)發(fā)具有快速動(dòng)力學(xué)和可接受的循環(huán)穩(wěn)定性的釩基正極材料是至關(guān)重要的。

圖1 材料表征

華盛頓大學(xué)曹國(guó)忠、同濟(jì)大學(xué)劉超峰、中國(guó)計(jì)量學(xué)院宗泉等通過(guò)簡(jiǎn)便的水熱法將過(guò)渡金屬離子（Zn²⁺）和有機(jī)離子（Ch⁺）共同插入到層狀的V₂O₅中，并研究了其作為水系ZIBs的正極。協(xié)同共插的策略，以及產(chǎn)生的氧空位擴(kuò)大了層間距，為Zn插層提供了更多的活性位點(diǎn)，提高了電子/離子導(dǎo)電性，并加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)，其中Zn²⁺可以作為支柱穩(wěn)定V-O層，有機(jī)離子緩解了Zn²⁺和宿主框架之間的靜電作用，加速了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

圖2 電化學(xué)性能研究

實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果顯示，在優(yōu)化的電極中，Zn²⁺（去）插層儲(chǔ)存過(guò)程是可逆的，而且Zn²⁺擴(kuò)散能壘很低。預(yù)插層Zn²⁺和Ch⁺的協(xié)同作用使(Zn_0.1, Ch_0.1)V₂O_4.92·_0.56H₂O正極在0.1 A g^-1時(shí)表現(xiàn)出473 mAh g^-1的放電容量，能量效率高達(dá)88%，循環(huán)穩(wěn)定性極佳，在4 A g^-1的條件下循環(huán)2000次后保持91%，這有望促進(jìn)水系ZIBs的應(yīng)用。

圖3 電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析

Dual Effects of Metal and Organic Ions Co-Intercalation Boosting the Kinetics and Stability of Hydrated Vanadate Cathodes for Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301480

原創(chuàng)文章，作者：菜菜歐尼醬，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/01/04/f576d5e997/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

電池頂刊集錦！張強(qiáng)、文銳、曹國(guó)忠、紀(jì)效波、郭洪、梁正、張?zhí)m、劉超峰、宗泉等成果！

相關(guān)推薦

電池頂刊集錦！張強(qiáng)、文銳、曹國(guó)忠、紀(jì)效波、郭洪、梁正、張?zhí)m、劉超峰、宗泉等成果！