近些年，室溫硫化鈉（RT-NA-S）電池的研究得到一定發(fā)展，其中一直具有挑戰(zhàn)性的問題是如何抑制多硫化鈉溶解穿過隔膜。為此，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的XingwenYu和ArumugamManthiram在CellPress旗艦刊Matter上發(fā)文提到了用NASICON型Na3Zr2Si2PO12鈉離子固體電解質(zhì)膜來改善這一問題。但是，作為固體電解質(zhì)電池的一個普遍問題，鈉金屬負(fù)極與Na3Zr2Si2PO12膜之間的離子界面性較差。為了解決這個問題，一種有效的方法是在Na3Zr2Si2PO12膜上涂上一層具有固有納米多孔性（PIN）的聚合物。結(jié)果表明PIN涂層可顯著改善鈉負(fù)極與Na3Zr2Si2PO12膜之間的離子界面性能，電池表現(xiàn)出更好的循環(huán)壽命。

Sodium-SulfurBatterieswithaPolymer-CoatedNASICON-typeSodium-IonSolidElectrolyte,Matter,2019,DOI:10.1016/j.matt.2019.03.008

準(zhǔn)固態(tài)可彎曲電池超快速鋰離子擴(kuò)散動力學(xué)研究

磷具有較高的理論容量，其表面易氧化，導(dǎo)致其理化性質(zhì)發(fā)生變化，因而在儲能領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。在此，香港科技大學(xué)Jang-KyoKim等人報告了氧化態(tài)二維黑磷/石墨烯氧化物（BP/GO）異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料中一個以前被忽視的儲鋰機(jī)制。基于從頭算分子動力學(xué)模擬，Li+在80MeV的超低擴(kuò)散勢壘下進(jìn)行傳輸，超快擴(kuò)散動力學(xué)為2.5×10-6cm2s-1。此外，當(dāng)二維BP與GO層進(jìn)行化學(xué)結(jié)合時，會產(chǎn)生顯著的協(xié)同效應(yīng)，從而使得到的柔性BP/GO紙表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性。在鋰離子半電池中，BP/GO負(fù)極能維持500個穩(wěn)定循環(huán)，庫侖效率高達(dá)99.6%。作者還以BP/GO負(fù)極、V2O5/CNT正極和凝膠聚合物電解質(zhì)組裝了準(zhǔn)固態(tài)可彎曲的鋰離子全電池。它可以同時提供389Whkg-1和498WhL-1的高重量和體積能量密度。反復(fù)折疊測試，100個循環(huán)后容量保留率也高達(dá)92.3%。這一工作所制備的柔性電池非常適合為有高能量密度和機(jī)械穩(wěn)定性要求的可穿戴電子設(shè)備供電。

UltrafastLi+DiffusionKineticsof2DOxidizedPhosphorousforQuasisolid-stateBendableBatterieswithExceptionalEnergyDensities,ChemistryofMaterials,2019

超薄導(dǎo)電石墨碳氮化物用于高能量密度柔性超級電容器

石墨碳氮化物是一種有序的二維材料，具有高π鍵共軛度、高氮摻雜、合適的帶隙以及良好的穩(wěn)定性。然而，其本身結(jié)構(gòu)所具有的低導(dǎo)電率（小于1Scm-1）限制了其在電化學(xué)儲能領(lǐng)域的應(yīng)用。造成這一結(jié)果的原因是傳統(tǒng)合成方法難以有效控制材料的厚度以及過量的氮摻雜（~50%）會導(dǎo)致材料導(dǎo)電性變差。在這里，美國哥倫比亞大學(xué)XiChen等人通過以石墨烯為模板的范德華外延策略，制備了一種超薄導(dǎo)電石墨碳氮化物（厚度約1.0nm），其具有高導(dǎo)電性（12.2Scm-1）、窄孔徑分布（5.3nm）、大比表面積（724.9m2g-1）以及合適的氮摻雜水平（18.29%）。摻雜氮的超薄結(jié)構(gòu)為離子的有效傳輸和儲存提供了許多通道和活性位點，其中石墨烯層起到了微電流收集器的作用，隨后在1mAcm-2下表現(xiàn)出936mFcm-2的高儲能能力，在10000個周期內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，作者所制備的全固態(tài)超級電容器在1mAcm-2的電流密度下表現(xiàn)出281.3μWhcm-2的超高能量密度，并具有高的倍率、庫侖效率和柔韌性能。這項工作為自下而上合成超薄二維材料提供了一種通用方法，有助于推進(jìn)石墨碳氮化物在儲能領(lǐng)域應(yīng)用。

UltrathinconductivegraphiticcarbonnitrideassemblythroughvanderWaalsepitaxytowardhighenergy-densityflexiblesupercapacitors,NanoLetters,2019,DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01511

無枝晶鋰金屬陽極

開發(fā)一種簡便有效的方法來提高鋰（Li）金屬負(fù)極的電化學(xué)性能是構(gòu)建高能量密度鋰金屬電池的關(guān)鍵。在此，悉尼科技大學(xué)BingSun，汪國秀和美國斯坦福大學(xué)崔屹等人聯(lián)合探索了溫度依賴性鋰的成核和生長行為，構(gòu)建了一種依賴于溫度的無枝晶鋰金屬負(fù)極。一系列的非原位和原位電鏡研究表明，提高鋰沉積溫度可導(dǎo)致鋰金屬大的晶核尺寸、低的成核率以及致密性生長。結(jié)果表明，高溫下非質(zhì)子電解質(zhì)中親鋰性的增強(qiáng)和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)的增加是導(dǎo)致無枝晶鋰生長行為的重要因素。作為半電池和全電池的負(fù)極，具有最小比表面積的致密沉積鋰在60°C下具有高庫侖效率和長周期穩(wěn)定性。

Temperature-dependentNucleationandGrowthofDendrite-freeLithiumMetalAnodes,Angew.Chem.Int.Ed.,2019,DOI:10.1002/anie.201905251

新型綠色電解質(zhì)：甲基磺酰甲烷基深共晶溶劑用于高能量密度水性鋰離子電池

目前使用的鋰離子電池水系電解液具有<1.5V的窄電位窗口。為此，中科院寧波材料所的LiangChen，JiwenFeng和ZhaopingLiu等人首次發(fā)現(xiàn)了甲基磺酰甲烷-高氯酸鋰-水系新型深共晶溶劑（DES）電解質(zhì)，它是安全、環(huán)保、低成本的“鹽包水”水系電解液。結(jié)果表明，當(dāng)MSM:LiClO4:H2O的摩爾比為1.8:1:Z（Z>0.3）時，鋰離子能與S=O雙鍵、高氯酸鹽和水分子中的氧原子發(fā)生配位，在室溫下保持流動性。這種DES電解質(zhì)具有令人滿意的電化學(xué)穩(wěn)定窗口（~3.5V），這使得LiMn2O4/Li4Ti5O12水性鋰離子電池既具有高能量密度（>160Whkg-1）又具有高容量保持率（1000次循環(huán)后為72.2%）。總的來說，這種新型DES電解質(zhì)可為探索綠色水系鋰電電解液提供新的見解。

Methylsulfonylmethane-basedDeepEutecticSolventasaNewTypeGreenElectrolyteforHigh-Energy-DensityAqueousLithium-IonBattery,ACSEnergyLett.,2019,DOI:10.1021/acsenergylett.9b00968

一石三鳥：硫摻雜解決硅的體積膨脹、導(dǎo)鋰和導(dǎo)電子性能差的問題

目前，高容量硅負(fù)極是碳基材料的一種可行替代品，但在充放電循環(huán)過程中，由于體積變化較大，所以結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。另外，硅還有低的鋰離子和電子遷移速率問題，這會限制電池的充電速度。那么，有沒有方法實現(xiàn)“一石三鳥”的效果？韓國浦項科技大學(xué)SoojinPark和蔚山國家科學(xué)技術(shù)研究院的HosikLee、JunHeeLee等人對硅進(jìn)行少量的硫摻雜（<1at%）處理，可得到一種柔且堅的自支撐通道來改善導(dǎo)鋰性能。這種不尋常的摻雜特性是由摻雜劑和硅在熔融鹽介質(zhì)中同時自下向上組裝而形成的。這種硫摻雜硅負(fù)極顯示出高穩(wěn)定的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，所表現(xiàn)出的高能量密度超過了目前商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)極。