1. ACS Nano：塊體復合鋰負極實現穩定全固態金屬鋰電池
采用鋰金屬負極的全固態電池（ASSB）有望成為實現高能量密度的最有前途的儲能系統之一。然而，鋰金屬負極與固態電解質（SSE）之間的界面不穩定性限制了全固態電池的速率能力和循環穩定性。
在此，山東大學王儒濤團隊通過在熔融鋰金屬中加入Ag2O，制備了一種由鋰銀合金和鋰氧化物組成的復合鋰負極（LAO）。鋰銀合金可作為導電網絡，確保 LAO 內電子的快速傳輸，并增強鋰的體擴散。SEI 層中的常見成分 Li2O 可以傳導 Li+，以彌補高鋰離子含量時 Li-Ag 合金擴散速率的不足。此外，Li2O 的存在還能延緩鋰枝晶的生長，提高界面穩定性。
弛豫時間分布（DRT）分析進一步證明，LAO/Li6PS5Cl（LPSC）界面上的空洞形成和枝晶生長可以受到抑制。LAO 合金的臨界電流密度(CCD) 高達1.5 mA cm-2，比純鋰高出近四倍。此外，在對稱Li/LPSC/鋰電池中，LAO 在 1 mA cm-2 的條件下可穩定循環 1000 小時以上，采用 LAO 負極的 ASSB 可在 5 C 溫度下工作 4000 次以上而不會發生短路。
總之，該工作展示了一種簡便且可擴展的策略，即通過在熔融鋰金屬中添加Ag2O納米粉體來提高鋰從塊體向Li/SSE界面的擴散速率。鋰銀合金和鋰氧化物的形成大大降低了界面阻力，并提高了鋰的傳輸動力學。得益于復合鋰負極表面和主體鋰擴散動力學的改善，對稱電池可在1 mA cm-2下循環1000小時以上，過電位低至40 mV，CCD大于1.5 mA cm-2。
DRT分析表明，與鋰金屬負極相比，即使在10 mA cm-2的條件下，Li+/Li原子也能通過部分脫鈦的鋰銀合金和Li2O從LAO電極的主體轉移到電解質表面，從而穩定Li/SSE界面。LAO||LCO ASSB在0.2 C時的比容量為117.5 mAh g-1，在5 C以上具有高倍率能力，長期穩定循環次數超過4000?次，容量保持值為89.7%?？傊?，該工作在鋰金屬電極內部構建離子傳輸通道是提高ASSB倍率能力和循環穩定性的一種潛在而有效的解決方案。
Robust All-Solid-State Lithium Metal Batteries Enabled by a Composite Lithium Anode with Improved Bulk Li Diffusion Kinetics Properties，ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c09853
2. Energy & Environmental Science：調節配位結構再生碳酸丙烯酯基電解質實現寬溫鉀離子電池
鉀離子電池（PIBs）在極端溫度下經歷了受限的去溶劑化過程、不穩定的界面和嚴重的容量退化，這阻礙了其作為鋰離子電池替代技術的應用。
在此，浙江大學范修林團隊開發了一種僅由熱穩定性 PC 和雙氟磺酰基酰胺鉀（KFSI）配制的 PC 基電解質，用于生產具有全氣候適應性的可持續 PIB。通過調節離子溶劑配位結構制備的高濃度電解質可有效緩解低溫充放電動力學緩慢和高溫界面穩定性不足的難題。研究發現，高濃度電解液削弱了 PC 與 K+ 之間的親和力，形成了更有利的接觸離子對（CIP）和聚合體（AGG）溶劑化結構，促進了石墨表面的去溶劑化，形成了穩健的陰離子衍生富 KF 界面，從而提高了石墨負極的電化學穩定性。
此外，在與K-FeHCFe正極一起使用時，基于 PC 的電解質表現出更強的電化學性能。因此，使用 4.0 M PC-KFSI 的石墨||K 半電池在 0 ℃ 溫度下 6 個月以上無衰減，可提供 ~220 mAh g-1 的高可逆容量，即使在升溫至 60 ℃ 時也能保持穩定循環。此外，采用這種設計的電解質的石墨||K FeHCFe 全電池顯示出卓越的長期循環穩定性（高達 1000 次循環）和可變溫度可逆性（-20 至 60 ℃）。
總之，該工作通過調節離子溶解配位結構，使基于 PC 的電解質在全氣候 PIB 中仍保持優異性能。作者以 PC 溶劑和高離子電導率的 KFSI 鹽為基礎，獲得了富含 AGG 和 CIP 溶劑化結構的高濃度電解質。合理設計的 4.0 M PC-KFSI 電解質可在石墨負極上形成高熱穩定的陰離子衍生富 KF 相，并實現低去溶劑化屏障，從而在極端環境下實現穩定的K嵌入/脫出行為。
具體而言，石墨負極的可逆容量大于 220 mAh g-1，在 0℃下 200 天后容量保持率為 96.6%，在 25℃下 400 個循環后容量保持率為 93.6%，在 60℃下 500 個循環后容量保持率為 99.0%。值得注意的是，高濃度 4.0 M PC-KFSI 電解液還被證明能使石墨||K-FeHCFe 全電池在 -20 至 60 ℃ 的寬溫度范圍內穩定運行達 1000 個循環。因此，該項工作提出了通過調節離子溶劑配位結構來配制適應各種氣候條件的電解液，為在極端溫度下運行的電池系統開辟了新的途徑。
Rejuvenating Propylene Carbonate-based Electrolytes by Regulating the Coordinated Structure toward All-Climate Potassium-Ion Batteries，Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee03340f
3. Nano Letters：以中間層為Li儲層的超穩定金屬負極/Li6PS5Cl界面
全固態硫化物基鋰金屬電池是儲能系統中有前途的候選者。然而，與不期望的反應和負極界面處的接觸失效相關問題阻礙了它們的商業化。
在此，北京理工大學吳鋒、穆道斌等人通過一種可行的預鋰化途徑，銦箔被賦予了一層成型的中間膜，其表面膜富含LiF和鋰銦合金。中間層的鋰化合金可作為鋰儲層調節 Li+ 通量和電荷分布，有利于鋰的均勻沉積。同時，它還能抑制 Li6PS5Cl 電解質的還原分解，保持足夠的固-固接觸。原位阻抗圖譜顯示，界面實現了恒定的界面阻抗和快速的電荷轉移。
此外，該負極還能在 2.55 mA cm-2 的條件下進行鋰剝離/沉積，持續時間超過 2000 小時，采用鈷酸鋰正極和預銦負極的全固態電池可在 0.5 C條件下工作 700 多個循環，容量保持率達 96.15%。
總之，該工作通過銦的預鋰化，在其表面生成了一個多功能中間層膜，從而使負極與 LPSCl 實現了理想的界面相容性。作為鋰儲層，Pre In 內的中間層和 In 主層能夠調節Li+通量和電荷分布，抑制枝晶生長。界面具有富含 LiF 和合金的表層，可保護 LPSCl SE 免受副反應影響，并保持緊密的界面接觸。
結合 DRT 技術的原位阻抗圖譜顯示，這種多功能界面有利于恒定的界面電阻和快速電荷轉移。因此，在 2.55 mA cm-2的高電流密度下，Pre In 對稱電池在 2000 小時的鋰剝離/沉積過程中沒有發生短路，這表明 Pre In 負極和 LPSCl 之間具有出色的電化學穩定性。在全固態電池中，定制的 Pre In 可使鈷酸鋰正極以 0.5 C 的速率工作，并在 700 次循環中保持 96.15% 的出色容量。
Toward Ultrastable Metal Anode/Li6PS5Cl Interface via an Interlayer as Li Reservoir，Nano Letters 2023 DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03047
4. Advanced Energy Materials：雙金屬MOF改性隔膜實現長循環壽命鋰-硫電池
嚴重的多硫化物溶解和穿梭是困擾鋰硫（Li-S）電池長循環壽命和容量保持的主要挑戰。
在此，挪威科技大學鄧立元，Rameez Razaq等人設計了高效隔膜，并用雙功能雙金屬金屬有機框架（MOF）對其進行改性。通過引入摻雜金屬位點（鐵），在 35 °C 的水中合成了具有納米結構孔隙的花形雙金屬 MOF（即 Fe-ZIF-8），然后將其涂覆在聚丙烯（PP）隔膜上，以提供選擇性通道，從而有效抑制多硫化鋰的遷移，同時允許鋰離子的均勻傳輸。Fe-ZIF-8 的活性位點可實現電催化轉化，促進多硫化鋰的轉化。
此外，由于孔隙大小均勻，所開發的隔膜可以防止枝晶的形成，從而實現均勻的鋰離子傳輸和沉積。使用含 S 負載碳正極的 Fe-ZIF-8/PP紐扣電池顯示出 1000 次的高循環壽命，在 0.5 °C的初始放電容量高達 863 mAh g-1，在 3 °C的高倍率下的放電容量為 746 mAh g-1。
總之，該工作開發了一種新型、經濟高效的三維雙金屬 Fe-ZIF-8 改性隔膜， Fe-ZIF-8/PP 隔膜即使在高硫負荷和貧電解質的條件下也能產生理想的硫電化學效果。同時，采用 Fe-ZIF-8/PP 隔離層的鋰離子對稱電池在高達 10 mA cm-2 的電流密度下表現出了出色的循環性能。
結果顯示， Fe-ZIF-8/PP 隔膜獨特的篩分能力以及可溶性多硫化物的阻斷和催化轉化的協同效應，從而防止了可充電鋰-S 電池中的穿梭現象，同時允許鋰離子自由、均勻地傳輸。因此，該工作揭示了基于 3-D 雙金屬 MOF 材料作為改性隔膜用于其他金屬硫電池應用的發展方向。
Synergistic Effect of Bimetallic MOF Modified Separator for Long Cycle Life Lithium-Sulfur Batteries， Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302897
5. Advanced Functional Materials：固體酸改性實現高穩定富鋰錳基層狀正極
陰離子氧化還原活性會引發富鋰錳基正極結構不穩定。晶格氧活性可以通過液體酸誘導的尖晶石相和氧空位來調節。然而，液體酸改性的表面仍然受到電解質的侵蝕。此外，尖晶石相抑制晶格氧活性的潛在機制存在爭議。
在此，中南大學鄭俊超，張霞輝，Tang Linbo等人提出了一種固體酸修飾策略，并詳細研究了其潛在機制。獨特的固體酸可以原位生成界面保護層。理論計算和實驗表征表明，尖晶石相通過降低O 2p 非鍵能級和富集層狀/尖晶石相界面處的電子來抑制晶格氧的不可逆損失。表面的惰性層可防止高活性的 On? 受到電解質的攻擊。
該材料表現出顯著減少的不可逆晶格氧釋放和改善的電化學性能。300次循環后，實現了每循環0.177 mAh g?1的緩慢容量衰減和抑制的電壓衰減。
總之，該工作展示了一種通用的固體酸誘導界面設計策略，用于溫和、可控地調節 LR 正極材料的陰離子活性。ZHP 改性后，界面上的低 O2p 非鍵能級和電子富集減輕了晶格氧的不可逆釋放。最外層的磷酸鋯惰性層阻礙了高活性 On- 物種被電解液腐蝕，大大提高了表面結構的穩定性。因此，S-LR 具有更高的氧化還原可逆性和高度穩定的結構。
此外，S-LR 還具有更高的導電性和更低的電荷轉移電阻。因此，與裸 LR 正極（83.12% 和 133 mAh g-1）相比，S-LR 正極的初始庫侖效率高達 88.40%，在 2.0-4.8 V 和 5 C 條件下的容量高達 188.2 mAh g-1。因此，該策略可用于改性其他表面不穩定的正極材料，以制造下一代堿性離子電池。
圖2. Mn L-edge、Ni L-edge 和 O K-edge 在不同電壓下的軟 X 射線譜
Regulation of Anion Redox Activity via Solid-Acid Modification for Highly Stable Li-Rich Mn-Based Layered Cathodes，Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202307583
6. Nano-Micro Letters：具有開放式中空結構的原子分散釕催化劑用于鋰-氧電池
具有超高理論能量密度的鋰-氧電池被認為是極具競爭力的下一代儲能器件，但目前放電產物分解困難等問題嚴重阻礙了其實際應用。
在此，清華大學陳晨，Zhang Yu等人開發了N摻雜的碳錨定原子分散 Ru 位點的開放式中空結構正極催化劑（h-RuNC），用于鋰-氧電池。
一方面，大量原子分散的 Ru 位點能有效催化放電產物的形成和分解，從而大大提高氧化還原動力學。另一方面，開放式中空結構不僅增強了原子分散 Ru 位點的質量活性，還提高了催化分子的擴散效率。因此，原子分散 Ru 位點的優異活性和開放式中空結構的增強擴散分別改善了氧化還原動力學和循環穩定性，最終實現了高性能鋰-氧電池。
總之，該工作通過刻蝕策略獲得了Ru原子分散的N摻雜碳材料，并將其用作具有開放式中空結構的正極催化劑。通過在N摻雜的碳上形成開放的中空結構并調節Ru的分散狀態，h-RuNC在鋰-氧電池中表現出比Ru粒子（h-RuNPNC）和固體結構（s-RuNC）更優越的電化學性能，可穩定循環近150次。
結果顯示，經過刻蝕劑處理后，載體中的N類型具有調節作用，可以增加石墨N的比例，大量原子分散的Ru位點也有效提高了放電產物的形成和分解效率，電池的放電比容量可達1000 mAh g-1。得益于結構和活性位點的雙重優化，h-RuNC 在鋰-氧電池中具有優異的性能，這為優化高性能原子分散 M-N-C 催化劑在鋰-氧電池中的應用提供了重要思路。
Atomically Dispersed Ruthenium Catalysts with Open Hollow Structure for Lithium–Oxygen Batteries，Nano-Micro Letters 2023 DOI: 10.1007/s40820-023-01240-0
7. ACS Energy Letters：碘化有機鹽正極實現高能量密度鉀有機電池
具有結構可調節性的有機氧化還原活性材料（REDOX-OAMs）在鉀有機電池中具有廣闊的應用前景，但它們受到可逆容量低和反應電位適中的限制。
在此，中國石油大學邢偉，崔永朋等人設計了一種多功能 REDOX-OAM (EV-I2)，由具有雙活性位點的雙吡啶 (EV2+) 和具有高工作電位的碘陰離子 (2I–) 組成。在這種 EV-I2 結構中，可以通過多重 REDOX 反應機制實現雙離子 K+/FSI– 儲存。
因此，K-EVI2 電池的能量密度（718.4 Wh kg-1）比 K-EV 電池（268.5 Wh kg-1）高出近三倍，可逆容量達到 308.0 mAh g-1，工作電壓接近 3.5 V。
總之，該工作通過將I– 陰離子客體接枝到 EV2+ 主體上，制備出了 EV2+-2I– 正極。基于 I– 陰離子通過 I–/I0 的轉化引發高反應電勢，結合 EV2+/EV0 的氧化還原反應，EVI2 正極通過四電子轉移過程與 FSI– 和 K+雙離子存儲表現出優異的電化學性能。
此外，主-客鹽化機制可抑制 REDOX-OAMs 的溶解，從而優化循環穩定性，接枝的 I– 陰離子可促進 EV2+/EV0 的反應動力學，得到的 K-EVI2 電池可提供 308.0 mAh g-1 的高容量和 718.4 Wh kg-1 的能量密度。因此，該工作設計的多功能 REDOX-OAMs 接枝化學策略為構建高性能鉀有機電池提供了啟示。
Multiple Working Mechanisms Enabled by an Iodized Organic Salt Cathode for High Energy Density Potassium–Organic Batteries，ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01990
8. Energy & Environmental Science：高負載PVDF基固態電池
固態鋰金屬電池（SSLMB），即鋰（Li）金屬正極和高電壓負極（即 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，NCM811），被認為是提高二次電池安全性和能量密度的一種有前途的組。具體而言，固態聚合物電解質（SPEs）具有良好的可塑性、柔韌性和可擴展性，與商用鋰離子電池制造工藝兼容，是鋰金屬電池中最有前景的固態電解質（SSEs）。
在此，清華大學深研院康飛宇，賀艷兵等人發現 PVDF 電解質中的[Li(DMF)x]+ 可以自發擴散到正極中，成為傳輸 Li+ 的中間介質，但擴散深度有限，只能在低質量負載的正極上構建連續的 Li+ 傳輸網絡。此外，DMF 在高壓正極的去溶劑化過程中很容易被副反應消耗掉，這不僅阻礙了 Li+ 的傳輸路徑，還嚴重破壞了正極材料的結構。
為此，作者設計了碳包覆Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3 納米線（C@LATP NW）作為填料，以在更高負載的正極中構建高效穩定的 Li+ 傳輸網絡。C@LATPNW 中的 LATP 體相可提供高效穩定的固體Li+ 傳輸路徑。此外，C@LATP NW 對DMF 具有很高的吸附性，這促進了[Li(DMF)x]+在正極內沿C@LATP NW 以更高的負載均勻擴散。
此外，C@LATP NW 還能錨定[Li(DMF)x]+，阻止其向活性材料顆粒表面擴散，顯著提高其穩定性。因此，含有 3 wt% C@LATP NW 的基于 NCM811/PVDF 的固態電解質/鋰電池可在3 C 下穩定循環1200 次，即使正極質量負載增加到15 mg cm-2，也能顯示出優異的循環穩定性和速率性能。
總之，該工作由DMF和Li+形成的[Li(DMF)x]+溶劑化結構會自發擴散到正極中，并成為Li+的運輸介質。由于[Li(DMF)x]+在正極中的擴散深度有限且不穩定，因此無法在高負載的情況下在正極中建立穩定的Li+傳輸網絡。
作者通過C@LATP NW構建了一種具有高效Li+傳輸網絡的復合正極。正極中均勻分布的C@LATP NW對DMF有很強的吸附作用，大大促進了DMF在正極中的均勻擴散和穩定性。復合正極中的C@LATP NW大大提高了充放電反應的利用率和正極材料的結構穩定性，使用C@LATP NW的固態PCL NCM811/PVDF-LLZTO/Li電池在3 C下可穩定運行1200次，而高NCM811負載（15 mg cm-2）固態電池的性能也得到了顯著提高。
因此，該研究揭示了基于PVDF的SSLMB正極中的Li+傳輸機制，并建立了一個高效的Li+傳輸網絡，可充分利用厚正極中的活性材料制造高能量密度SSLMB。
Achieving a High Loading of cathode in PVDF-based Solid-State Battery，Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee03108j
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