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1. 南京大學張曄&復旦大學彭慧勝最新AFM：鋅金屬電池循環1000小時后鋅的利用率高達90%

電池頂刊集錦：AFM、AM、ACS Energy Lett.、EnSM、Nano Lett.、Nano Energy等

金屬鋅(Zn)具有體積容量大、氧化還原電位低、儲量豐富、成本低等優點，被認為是“后鋰”儲能的理想負極。然而，目前的鋅電池對鋅的要求很高，鋅利用率低，器件能量/功率密度遠低于理論值。鋅金屬的有限可逆性歸因于鋅與水溶液的自發寄生反應，即水腐蝕、被動副產物形成和枝晶生長。

近日，南京大學張曄（通訊作者）和復旦大學彭慧勝（通訊作者）等人設計了一種新型離子選擇性聚合物膠，涂覆在鋅負極上，通過阻擋水的擴散將鋅負極與電解液隔離，同時允許Zn²⁺離子快速遷移，有利于均勻電沉積。因此，在高電流密度下，鋅的利用率在1000 h內達到了創紀錄的90%，與之形成鮮明對比的是，在目前報道的鋅利用率較低(50-85%)的情況下，鋅的循環性能要差得多(通常不到200 h)。當與釩基正極匹配時，所得到的鋅離子電池顯示出228 Wh kg^?1的超高器件級能量密度，可與商用鋰離子電池相媲美。

可逆鋅利用示意圖

聚合物膠保護的對稱電池中鋅負極的電化學性能

由NH₄V₄O₁₀和Zn制成的全鋅離子電池的電化學性能

Engineering Polymer Glue towards 90% Zinc Utilization for 1000 Hours to Make High-Performance Zn-Ion Batteries (Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202107652)

2. 臥龍崗大學郭再萍&Wei Kong Pang最新AM：顯著增強高壓LiNi_0.5Mn_1.5O₄(LNMO)正極循環穩定性

循環過程中正極材料的結構不穩定性阻礙了可靠、安全的高能量密度鋰離子電池的發展，這是由于在高工作電壓下發生了有害的相變，同時過渡金屬溶解導致活性物質的損失。

近日，澳大利亞臥龍崗大學郭再萍（通訊作者）和Wei Kong Pang（通訊作者）等人從電池材料的基本結構/功能關系出發，以高壓LiNi_0.5Mn_1.5O₄(LNMO)正極為代表，有目的地對電極材料結構進行結晶學定點結構工程。作者成功地將高壓下發生的有害兩相反應轉變為優先固溶體反應，并顯著抑制了Mn從LNMO結構中的損失。改性后的LNMO材料在1 C時保持了99%的理論比容量，1500次和3000次循環后分別保持了初始容量的87.6%和72.4%。這種材料的問題追蹤現場結構定制將促進鋰離子電池高能量密度材料的快速發展。

尖晶石材料的形貌和結構表征

Sb002-LNMO樣品的X射線吸收光譜(XAS)

不同LNMO尖晶石的1 C循環性能及相應的充放電曲線

Crystallographic-Site-Specific Structural Engineering Enables Extraordinary Electrochemical Performance of High-Voltage LiNi_0.5Mn_1.5O₄ Spinel Cathodes for Lithium-Ion Batteries(Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202101413)

3. 俄羅斯圣彼得堡ITMO大學&意大利托爾維加塔大學最新Nano Energy: 高效鈣鈦礦太陽電池的介孔電子傳輸層

全介質納米光子學具有光學損耗低、光局域性強、對鹵化物鈣鈦礦等材料具有化學穩定性等優點，是改進薄膜光電子器件的有力工具。然而，制造功能性納米結構的大規模和低成本的方法仍然沒有被開發出來。

近日，俄羅斯圣彼得堡ITMO大學Sergey Makarov（通訊作者），Aleksandra Furasova（通訊作者）和意大利托爾維加塔大學Aldo Di Carlo（通訊作者）等人展示了一種新的方法來構建介孔電子傳輸層，該方法是將光學共振硅納米顆粒摻入二氧化鈦漿料中，應用于鈣鈦礦型太陽能電池。可以通過增加所有主要器件參數來達到21%以上的功率轉換效率。作者對諧振型納米硅太陽能電池的多物理理論模擬提供了對器件改進機理的物理理解，同時也有助于優化納米硅的濃度。

直徑為100~200 nm米氏諧振納米天線的鈣鈦礦太陽能電池示意圖

彩色橫截面掃描電子顯微鏡(SEM)圖像顯示了完整的PSC器件，其中包括介孔TiO₂層中的共振NPs

(a)正向掃描下記錄的含有不同濃度Si納米顆粒的介孔PSCs的J-V曲線：黑色點線-不含Si，藍色-在小濃度(1：180質量濃度)，綠色-Si納米顆粒在最佳濃度(1：120)，紅色-高Si濃度(1：60)，紫色-超高Si濃度(1：30)。

Mie-resonant mesoporous electron transport layer for highly efficient perovskite solar cells(Nano Energy, 2021, DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106484)

4. 美國伯克利國家實驗室楊萬里&Gao Liu&北大潘鋒最新ACS Energy Lett.:Li₂MO₃中不同的氧氧化還原活性

Li₂MO₃（M=過渡金屬）體系是富鋰材料的化合物，被廣泛認為為高能電池提供氧氧化還原。然而，最近的研究表明，在三種代表性的Li₂MO₃（M=Mn，Ru，Ir）化合物中，在Mn和Ir體系中不發生可逆的氧氧化還原。

近日，美國伯克利國家實驗室楊萬里（通訊作者），Gao Liu（通訊作者）和北大潘鋒（通訊作者）等人通過高級光譜重新評估Li₂RuO₃中的氧化還原反應，該光譜顯示Ru氧化還原和高度可逆的O氧化還原。這與Li₂MnO₃和Li₂IrO₃系統形成鮮明對比，并總結了Li₂Mo₃系統在充電過程中的三種不同的氧行為：（i）Li₂MnO₃中只有不可逆的氧氧化(ii）Li₂RuO₃中可逆的Ru和O氧化還原(iii）Li₂IrO₃中僅陽離子氧化還原。這項工作表明過渡金屬及其與氧的耦合對于維持高能電池的可逆氧氧化還原活性的關鍵作用。

Li₂MO₃的形貌、結構和電化學性能

Li₂RuO₃在初始循環中的Ru狀態

一系列Li₂RuO₃電極在不同電化學狀態下的O-K mRIXS

Distinct Oxygen Redox Activities in Li₂MO₃(M = Mn, Ru, Ir)(ACS Energy Lett., 2021, DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01101)

5. 俄克拉何馬州立大學Omer Ozgur C?apraz最新Nano Lett.:晶態磷酸鐵正極材料中鉀離子插層誘導非晶化的原位研究

鈉離子電池和鉀離子電池由于儲量豐富、成本低廉，是一種很有前景的大規模儲能替代電池。這些大離子的嵌入會導致晶體電極發生不可逆的結構變形和部分甚至完全的非晶化。對非晶態納米結構在電池運行過程中的動態變化缺乏了解是進一步發展的瓶頸。

近日，美國俄克拉何馬州立大學Omer Ozgur C?apraz（通訊作者）等人報道了利用術中數字圖像相關和XRD技術來探測磷酸鐵在鉀離子插層過程中非晶相的動態變化。X射線衍射表明，在第一次充放電循環中，電極的納米結構發生了非晶化。此外，非原位HR-TEM進一步證實了鉀離子插層后的非晶化。環境應變分析檢測到與非晶相中的氧化還原反應相關的可逆變形。這種方法對非晶態納米結構中的離子嵌入機理提供了新的見解，這對開發下一代電池具有很大的潛力。

鋰從LiFePO₄電極上電化學置換形成FePO₄電極

含K離子的FePO₄復合電極的放電和充電曲線

磷酸鐵鉀電極在第三次放電循環后的透射電鏡結果

In SituProbing Potassium-Ion Intercalation-Induced Amorphization in Crystalline Iron Phosphate Cathode Materials(Nano Lett., 2021, DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02095)

6. 上海硅酸鹽研究所黃富強&臥龍崗大學Nana Wang最新EnSM：高離子導電性復合聚合物電解質

聚合物固態電池(SSB)具有界面接觸性好的優點，但其應用面臨離子導電性低的問題。

近日，上海硅酸鹽研究所黃富強（通訊作者）和臥龍崗大學Nana Wang（通訊作者）等人制備了含有碳酸丙烯酯增塑劑的三維(3D)多孔復合聚合物電解質(3D-PPLLP-CPEs)，即使在室溫下也表現出高的離子導電性。3D-PPLLP-CPEs的電化學原位聚合在第一次放電過程中進行，避免了液體增塑劑引起的安全問題，而不會犧牲電解質的離子導電性。此外，可控的原位生成富LiF界面可以避免Li枝晶的生長。為了進一步提高SSBs的實用價值，采用了初始庫侖效率高的微米級Si@Li₃PO₄@C來替代鋰箔。全電池在0.2 C電流密度下的容量為129.1 mAh g^-1, 100次循環后的容量保持率為98.5%。這種CPE和電極的設計為構建實用的SSB鋪平了一條新的道路。

3D-PPLLP-CPEs的設計與性能

基于NCM111//3D-PPLLP-CPEs//Li的原位聚合表征

3D-PPLLP-CPEs的界面和電化學行為

Solid-state Batteries Designed with High Ion Conductive Composite Polymer Electrolyte and Silicon Anode(Energy Storage Materials, 2021, DOI: 10.1016/j.ensm.2021.09.001)

7. 蘇州大學趙燕&魏真真最新EnSM綜述：具有可逆/不可逆熱關斷能力的鋰離子電池隔膜的研究進展

目前，由于鋰離子電池隔膜技術的廣泛應用和在離子傳輸中的關鍵作用，鋰離子電池隔膜技術取得了長足的進步。然而，仍然需要確保電池的操作安全性、使用壽命和用戶體驗。為了避免工作過程中溫度升高帶來的安全問題，有必要賦予隔膜熱停機功能，使其能及時切斷電流，防止電極接觸。與此同時，對隔膜的回收和可持續性的需求也在不斷增長。因此，具有不可逆或可逆熱停用能力的功能隔膜應運而生。

近日，蘇州大學趙燕（通訊作者）和魏真真（通訊作者）等人將通過重點介紹通過不同方法和機制制造的具有不可逆熱保護的隔膜的最新研究成果，對提高LIB安全性所采用的技術進行綜合分析。在此基礎上，總結了可逆熱保護隔膜中具有動作和自適應能力的智能材料。文中還給出了目前與這些鋰離子電池隔膜相關的研究方向和挑戰，以及在電池熱保護方面的未來前景。希望本文的研究成果能為隔膜的循環利用、高安全、高性能等方面的研究提供啟示，為今后電池的發展提供有益的啟示。

PAN@PBS隔膜在110 °C時具有關閉功能，并且具有高達14 0°C(從110 °C到250 °C)的更寬的關閉溫度窗口

嵌段共聚物隔膜結合了電解質親和聚砜(PSF)和鋰離子親和聚乙二醇(PEG)的優點，可以在125 °C關閉氣孔，從而實現熱關閉功能，從而提高電池安全性

與商品化的PP/PE隔膜相比，由于PE微球熔點降低，PM/PP隔膜在110 ℃左右進行熱閉合，PE層和PP層的熔融溫度間隔較大。

同時，在120 °C(20 s內)和140 °C(5 s)時，阻抗開始迅速增加，反映了快速的熱閉合響應速度，并為熱失控提供了可靠的安全控制。

Recent Advances in Lithium-Ion Battery Separators with Reversible/Irreversible Thermal Shutdown Capability(Energy Storage Materials, 2021, DOI: 10.1016/j.ensm.2021.08.046)

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