1. 加利福尼亞大學AM：易變配位界面調節貧電解液中鋅電池的離子動力學

可充鋅電池技術受到陽極可逆性有限的困擾，特別是在使用貧電解液時，這一問題尤為嚴重，這影響了鋅電池用于大規模儲能的經濟優勢。

圖1. 界面表征

加利福尼亞大學Richard B. Kaner等報告了一種鋅配位界面的開發情況，這種界面可以防止化學腐蝕并為鋅陽極提供保護。具體而言，Zn²⁺離子與組氨酸配體和羧酸配體的選擇性結合形成了一種配位環境，由于其熱力學穩定性和動力學易變性，該環境具有高Zn²⁺親和力和快速Zn²⁺擴散能力。實驗和計算都表明，這種配位層可減輕副反應并調節無枝晶的電沉積。

圖2.?半電池性能

因此，使用這種鋅配位界面可以增強循環能力，其在20 mA cm^-2的高電流密度下可實現200小時以上的無枝晶鋅沉積/剝離性能。此外，這種可逆性在Zn||LiMn2O₄電池中也得到了驗證，該電池在500次循環后的能量密度為74.7 mWh g^-1，庫侖效率為99.7%。

此外，作者還展示了一種僅使用10 μL mAh^-1電解液的貧電解液全電池，這種電池的循環壽命被延長至100 次，是原始鋅陽極的五倍，其能量密度也大大高于商用水系電池。這項工作展示了在鋅陽極上利用可變配位界面的概念驗證設計，為使用低電解液和制備高能量密度電池提供了一種方法。

圖3.?全電池性能

Labile Coordination Interphase for Regulating Lean Ion Dynamics in Reversible Zn Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202306145

2. Angew：高熵鋰硫銀鍺礦固態電解質助力穩定全固態電池

超離子固態電解質（SEs）對于大容量固態電池（SSBs）的應用至關重要。多組分超離子固態電解質因其良好的電荷傳輸特性而備受關注，但人們對構型熵（ΔSconf）如何影響離子電導率還缺乏透徹的了解。

圖1.?鹵素取代的鋰硫銀鍺礦電解質的結構表征

卡爾斯魯厄理工學院Richard B. Kaner等成功合成了一系列富含鹵素的鋰硫銀鍺礦，其通式為Li_5.5PS_4.5Cl_xBr_1.5-x（0 ≤ x ≤ 1.5）。通過結合使用高分辨率中子粉末衍射（NPD）和³¹P魔角自旋（MAS）核磁共振（NMR）光譜，作者發現陰離子占據了4a和4d Wyckoff 位點，這也影響了鋰的亞結構。此外，這項工作通過與溫度相關的EIS和⁷Li PFG NMR光譜測試揭示了電荷傳輸特性。

研究表明， S^2-/Cl^–/Br^–無序度的增加（可以構型熵的形式表示）可導致超快的鋰離子動力學，這反映在1.4×10^-11 m² s^-1的鋰擴散系數（29℃），以及冷壓狀態下9.6 mS cm^-1的離子電導率和 22.7 mS cm^-1的體相離子電導率（25℃）。

圖2.?Li_5.5PS_4.5Cl_xBr_1.5?x樣品的電荷輸運特性

由于使用了廉價的前驅體，這種材料適合大規模應用。總之，該研究結果表明，鋰硫銀鍺礦陰離子亞晶格中的成分紊亂直接促進了離子擴散，這意味著電導率會隨著構型熵的增加而增加。

此外，電導率最高的樣品Li_5.5PS_4.5Cl_0.8Br_0.7作為SE在SSB電池中進行了測試，它可以穩定循環700次以上（幾乎沒有容量衰減），這表明它適合工業應用。因此，通過增加構型熵來提高離子電導率的概念可能會為開發先進的SE鋪平道路。

圖3.?SSB電池的電化學循環

High-Entropy Lithium Argyrodite Solid Electrolytes Enabling Stable All-Solid-State Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202314155

3. 江蘇大學連加彪AFM：通過對MoS₂進行熱處理，提高其10倍容量！

鉬基材料因其多價性和高比容量而被視為水系鋅離子電池（AZIBs）的理想候選材料。然而，MoS₂的結構不穩定性和MoO₂的遲緩反應動力學限制了它們在AZIBs中的進一步發展。

圖1.?材料制備及表征

江蘇大學連加彪等通過在靜態空氣中對MoS₂進行熱處理，成功制備了帶有原位繼承硫原子（S-MoO₂）的MoO₂。研究顯示，原子尺寸較大的S的引入可以有效地擴大MoO₂的層間距以及氧空位，從而為電荷載流子的存儲提供更多的活性位點。另一方面，繼承的S能誘導電子從電負性低的S向電負性高的O重新分配，從而產生內部電場，進而促進電子和電荷載流子的傳輸。

圖2.?電化學性能對比

因此，與MoO₂相比，S-MoO₂電極的容量更高（0.1 A g^-1時為236 mAh g^-1），倍率能力更強（5.0 A g^-1時為105 mAh g^-1）。特別是，S-MoO₂的循環穩定性也非常出色。在2.0 A g^-1下循環2000次后，S-MoO₂電極仍能保持較高的容量（127 mAh g^-1），是MoO₂電極容量（12 mAh g^-1）的10.6倍。

此外，結合原位EQCM和原位XPS/XRD技術，作者在S-MoO₂陰極中發現了高度可逆的H⁺/Zn²⁺共嵌入/脫出行為。這項工作提供了一種簡單有效的方法來調節MoO₂的電子和體相結構，并可將其推廣到其他電極材料上，從而實現高性能的電化學儲能。

圖3.?動力學研究

Zinc-Ion and Proton as Joint Charge Carriers of S-MoO2 for High-Capacity Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202308834

4. 馮金奎AFM：室溫下可控可擴展地合成用于高能鈉離子電池的多孔錫

多孔錫（PSn）因其理論容量高、體積膨脹小而作為鈉離子電池的先進陽極引起了廣泛關注。然而，作為一種低熔點金屬，在室溫下制備PSn是一個難題。

圖1.?材料合成示意

山東大學馮金奎等首次報道了一種通用化學預金屬化/預陽極氧化策略，可在常溫下從商用錫粉中快速合成 PSn。通過氧化還原電位分析選擇可回收的預金屬化溶劑，可在短時間內與錫反應形成合金前體。由于使用了具有適當質子濃度的去硫化/去陽極化劑，PSn完美地繼承了前驅體中的錫骨架。通過這種方法，這項工作成功制備出了多孔鋁、鉛、鉍和銻。

圖2.?材料的晶體和形態特征

最后，采用優化PSn陽極的半電池獲得了很好的倍率特性（10 A g^-1時為663 mAh g^-1）和突出的循環性能，3200次循環（632 mAh g^-1）和7500次循環（502 mAh g^-1）后的容量保持率分別為90%和71%。

此外，采用Na₃V₂(PO₄)₃陰極和優化PSn陽極的全電池在100 mA g^-1條件下循環250次后顯示出90.7 mAh g^-1的巨大可逆容量。這項工作可能有助于在室溫下可控合成其他多孔金屬。

圖3.?PSn陽極的電化學性能

Chemical Prelithiation/Presodiation Strategies Toward Controllable and Scalable Synthesis of Microsized Nanoporous Tin at Room Temperature for High-Energy Sodium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202309834

5. 謝清水/彭棟梁/楊輝AFM：通過微結構工程增強富鋰正極的導電性和機械堅固性

富鋰錳基層狀氧化物（LRLO）被認為是高能量密度鋰離子電池（LIB）的理想正極候選材料。然而，嚴重的容量/電壓衰減和較差的倍率性能阻礙了它們的實際應用。

圖1.?材料表征

廈門大學謝清水、彭棟梁、華中科技大學楊輝等提出了一種微結構工程策略，設計出了獨特的楊梅狀Li_1.2Mn_0.54Co_0.13Ni_0.13O₂（LRLO-S）正極材料，該材料由球形內核和徑向取向納米棒自組裝的外殼組成，其具有內在的快速電子和離子傳輸能力，有利于提高循環過程中的電化學反應動力學。同時，殼層中納米棒的徑向紋理形成了由熱力學穩定的（003）平面構成的天然保護界面，可有效抵抗電解液腐蝕。

圖2.?LRLO-S正極的電化學性能

此外，有序自組裝納米棒的配置能有效調節應力和應變，從而穩定晶格框架，最終提高了LRLO的循環穩定性。因此，精心設計的LRLO-S正極具有顯著的高倍率長期循環穩定性，其在1 C下循環500次后容量保持率高達91.2%，在5 C下循環1000次后容量保持率高達81.3%；更重要的是，電壓穩定性大大增強，在1 C下循環500次后電壓保持率高達89.6%。

圖3.?LRLO-S的多種優勢示意圖

Intrinsic Highly Conductive and Mechanically Robust Li-Rich Cathode Materials Enabled by Microstructure Engineering for Enhanced Electrochemical Properties. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202308494

6. 兩單位ACS Nano：不同電解液對陰離子和陽離子嵌入石墨的影響

新興的雙石墨電池（DGB）因其高輸出電壓和卓越的成本效益而受到廣泛關注。然而，開發與陰極和陽極兼容的電解液是一項巨大的挑戰，而且電解液如何影響陰陽離子插層到石墨中仍然存在爭議。

圖1.?不同電解液的電化學性能對比

深圳大學楊旭明、東方理工學院M. Danny Gu等評估了石墨陽極和陰極在典型的碳酸甲乙酯（EMC）基電解液中的性能，并利用低溫透射電子顯微鏡（Cryo-TEM）揭示了它們的電極-電解質界面相（SEI）。

研究顯示，氟代碳酸乙烯酯（FEC）的加入大大提高了石墨陰極和陽極的循環穩定性和庫侖效率，但其對陽離子和陰離子插層的影響卻有所不同。FEC參與了陽極側反應，產生了嵌有LiF的SEI層。與不含FEC的電解液中形成的SEI層相比，該SEI層更薄、更均勻，這與石墨剝離更少和穩定性更強有關。至于石墨陰極，基底和邊緣平面基本上都是裸露的，只發現了少量分散的副產物。

圖2.?石墨陽極在不同電解液中的低溫TEM圖像

此外，基于多張Cryo-TEM圖像，作者還揭示了石墨陰極的層彎曲和局部晶格無序，推測這是由高壓下陰離子嵌入和局部氧化引起的高晶格應變引起的。陰極-電解質相間層（CEI）的缺失顛覆了將陰極性能歸因于CEI特征的模式。

FEC有助于緩解石墨剝落問題并提高循環穩定性，作者將其歸因于溶劑化作用減弱，這意味著充電過程中溶劑共嵌入的可能性降低，而不是陰極副產物的組成變化。

圖3. 循環后石墨陽極和陰極的低溫TEM表征結果概述

Differing Electrolyte Implication on Anion and Cation Intercalation into Graphite. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c07053

7. AFM：聚合物塑料晶體電解質中誘導非晶相實現有效離子傳輸

聚合物塑料晶體電解質（PPCEs）在解決與琥珀腈（SN）相關的難題方面備受關注，這些難題包括其機械性能不足以及與電極的副反應。然而，關于聚合物網絡的分子結構對網絡內琥珀腈狀態的影響及其對離子導電性的后續影響的全面研究在很大程度上仍未得到探討。

圖1.?（SN-LiTFSI）二元混合物的特征

高麗大學Ji-Hun Seo、Yun Chan Kang等通過色散校正密度泛函理論（DFT-D）模擬研究了SN與聚合物分子之間的結合能，并將其視為SN構象和結晶行為的決定因素。

研究結果表明，結合能效應導致的混溶性變化極大地影響了PPCEs的無定形相的形成。在聚合物的各種分子中，乙烯基碳酸乙烯酯（VEC）與SN的結合能最強，因此在室溫下會形成完全無定形的相，從而具有很高的離子導電性。

圖2.?半電池性能研究

這些發現強調了優化PPCEs中各組分的混溶性以實現無定形相從而促進有效離子傳輸的重要性。此外，作者還將PPCEs與前景看好的正極材料（如LiFePO₄(LFP) 和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)相結合，探索了這種高性能固態配置在LMB中的潛在應用?？傊?，這項工作的研究有助于更好地理解影響PPCEs內SN狀態的因素，這些知識有可能推動具有更好離子電導率的PPCEs的設計和開發。

圖3.?全電池性能研究

Inducing an Amorphous Phase in Polymer Plastic Crystal Electrolyte for Effective Ion Transportation in Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310957

8. 哈師大張喜田等AFM：富含親鋰/親硫位點的納米纖維宿主用于高性能鋰硫電池

鋰硫電池（LSBs）目前面臨的挑戰包括多硫化鋰穿梭、硫氧化還原動力學緩慢、鋰枝晶生長嚴重以及體積變化。

圖1.?材料制備示意

哈爾濱師范大學張喜田、Qi Jin等通過將三維N摻雜的碳纖維嵌入豐富的二維V₂CT_x納米片（N/CF@V₂CT_x），設計出了一種先進的雙功能宿主。研究顯示，摻N的碳纖維作為”線”將V₂CT_x納米片連接起來，形成獨特的開放式三維大孔結構。這種結構有效地防止了V₂CT_x納米片的重新堆積，并暴露了它們的親鋰和親硫位點。因此，N/CF@V₂CT_x宿主有效地抑制了鋰硫電池的穿梭，并改善了正極動力學。

圖2.?對多硫化物的吸附及催化轉化

此外，三維有序多孔骨架與豐富的親鋰位點相結合，實現了均勻的鋰沉積和均一的鋰離子通量，從而抑制了枝晶的生長并緩解了體積膨脹。因此，組裝的LSB具有出色的倍率能力（15 C時為640 mAh g^-1）和卓越的循環穩定性（1 C時循環1200次，每次容量衰減0.019%）。

此外，本文采用N/CF@V₂CT_x宿主組裝的軟包電池還具有350 Wh kg^-1的高能量密度和良好的循環穩定性。這項研究為全面、有效地解決硫正極和鋰負極在工作LSBs中面臨的挑戰提供了一種可行的方法。

圖3.?鋰硫電池性能

Nanofiber-Interlocked V2CTx Hosts Enriched with 3D Lithiophilic and Sulfophilic Sites for Long-Life and High-Rate Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI：10.1002/adfm.202309624