頂刊動態|Angew/EES等儲能電池最新進展匯總【新能源周報160523期】

儲能電池一直是新能源領域研究最為火熱的領域，各類新型儲能電池的研究也在眾多研究者中大放光彩，下面一起來看看近期的一些儲能電池的研究進展吧！

1.Angewandte Chemie International Edition：一種基于酸式鹽水溶液電解質的新型高電壓鋰離子電池

美國馬里蘭大學化學與生物分子工程系的王春生課題組及美國陸軍研究實驗室的徐康教授課題組通過引入二鋰鹽，得到一種新型的鋰離子電池超濃縮含水電解質。這一電解質28mol/L的超高濃度能抑制水分子在正極和負極表面的活動，從而對負極形成更有效的保護。

在這一電化學穩定性得到提升之后，TiO2就可以成為高效的電池負極材料。這種以LiMn2O4為正極和碳包覆TiO2為負極的2.5V水溶液鋰離子電池，具有100 Whkg^-1的能量密度以及優異的循環穩定性、高庫倫效率。二鋰鹽水溶液電解質的引入使得水溶液鋰離子電池的能量密度進一步提高。

原文鏈接：Advanced High-Voltage Aqueous Lithium-Ion Battery Enabled by“Water-in-Bisalt”Electrolyte

2.Energy &Environmental Science：對鋰硫電池中多硫化物的離子屏蔽

鋰-硫電池因其高能量密度而引起人們的廣泛關注，而容量快速衰減的缺點也阻礙著它的實際應用。盡管人們在解決多硫化物流動于正負極之間的問題上付出了巨大的努力，但對于建立一個高度穩定鋰-硫電池系統來說，仍然面臨著嚴峻的挑戰。

清華大學化工系的張強及魏飛教授等人提出引入一種離子選擇性膜來提高鋰-硫電池的穩定性和庫倫效率。磺酸化全氟醚基團在離子分離膜上通過大小為幾個納米的孔隙或通道連接在一起。這些由SO^3-基團包覆的通道允許帶正電的離子（Li⁺）通過，而阻礙帶負電的離子，例如聚陰離子（S_n^2-）。這種陽離子選擇性透過膜對多硫離子形成靜電屏蔽，從而將多硫化物限制在正極一側。這使得電池前500次循環中達到了0.08%/周期的超低衰減率。同時，這種離子選擇性膜適用于各種電極和工作條件，有望用作構建高性能電池。

原文鏈接：Ionic shield for polysulfides towards highly-stable lithium–sulfur batteries

3.Advanced Energy Materials：對純Li₂S的材料改進——一種高容量正極預鋰化材料Li₂S/金屬納米復合誕生

探索新型的電池材料和改進現有的鋰離子電池材料是兩種常見的提高電池比能量和能量密度的方法。新型高容量電極材料的探索（例如Si負極材料以及S/Li₂S正極材料）最近已成為材料研究的一個熱點。已經證明，Li₂S具有很高的理論比容量，為1166 mAh g^?1，它可以搭配無鋰負極材料（如石墨、Sn、Si）。因此，它也被作為新一代鋰電池正極候選材料而被廣泛研究。然而，要將純Li₂S用作現有的鋰離子電池的高容量正極預鋰化材料還面臨一些困難。

斯坦福大學國家加速器實驗室的崔屹課題組提出了一種高容量正極預鋰化材料——Li₂S/金屬納米復合材料，它很好地解決了純Li₂S材料在以下4個方面的問題：（1）Li₂S與碳酸酯基電解質的匹配問題（2）Li₂S與電池工作電壓的匹配問題（3）多硫化物的擴散以及Li₂S電導率低的問題（4）Li₂S在電池制備過程中的不穩定性。通過這種合理的結構與成分的設計，有望能夠解決Li₂S的固有缺陷，為Li₂S作為現有鋰電池的高容量正極預鋰化材料開辟了新的道路。

原文鏈接：Lithium Sulfide/Metal Nanocomposite as a High-Capacity Cathode Prelithiation Material

4.Small：水柔性電纜式鋰-空氣電池

?

柔性電子產品因其具有輕質、可彎曲、卷曲、折疊的特點而引起人們廣泛關注，這將對汽車產品、消費品、航天、醫學等產業帶來一次革命。為實現“柔性電子產品”的社會，開發出匹配性良好的柔性高能量密度可充電能源存儲設備就變得至關重要。對此，最近已研制成功了一些柔性鋰離子電池，太陽能電池和超級電容器。然而，他們理論能量密度低的本質缺陷限制著他們在新一代柔性器件之中運用。

幸運的是，由于Li-O₂電池的超高能量密度，非常有希望作為柔性電子產品的新一代儲能裝置。然而，液體電解質易泄漏以及水分滲透進入電池中所造成的安全問題阻礙它的廣泛應用。因此，提高柔性Li-O ₂電池防潮性、空間的利用率以及機械強度對于促進這一先進技術在實際中應用至關重要。

中國科學院長春應用化學研究所的張新波課題組提出了一種新型水柔性電纜式鋰-空氣電池，其中凝膠聚合物電解質（GPE）和一種由商業碳材料super P（SP）包覆的柔性陰極在其中發揮關鍵作用。電池在各種彎曲實驗中表現出良好的彈性和機械穩定性。更為重要的是，這種聚合物電解質電解質具有優異的疏水性，使得Li-O ₂電池即使浸泡在水中也能正常工作。此外，這種電池具有高比容量、良好的倍率性能以及循環穩定性。

文獻鏈接：Cable-Type Water-Survivable Flexible Li-O2 Battery

5.nano energy：自犧牲模板法合成高倍率鈉離子全電池的3維Na₃V₂(PO₄)₃納米纖維網絡結構

形貌優化對改善Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP)的電化學性能有重要影響。對此，武漢理工大學的麥立強課題組提出了一種通過自犧牲模板法構建的3維NVP納米纖維網絡結構。該材料在鈉離子半電池中表現出良好的循環性能（10C倍率下前1000次循環容量保持率在95.9%）以及高倍率性能（100C倍率下容量為94 mAhg^-1）。值得注意的是，在全電池中當該材料作為電池正極（NaTi₂(PO₄)₃為負極），它依然表現出了優異的循環穩定性（5C倍率下前300次循環容量保持率在96.9%）以及良好的倍率性能（50C倍率下容量為80 mAhg^-1）.

如此非同凡響的電化學性能歸功于這種3維納米纖維網絡結構，它為電子提供了多個擴散通道的同時提高了結構的整體性。自犧牲模板法所構建的新型納米纖維/納米線結構也將加快高功率鈉離子的發展。

文獻鏈接：Self-sacrificed synthesis of three-dimensional Na₃V₂(PO₄)₃ nanofiber network for high-rate sodium–ion full batteries

該文獻匯總由材料人新能源學術小組? 背逆時光?? 供稿，參與新能源話題討論請加入“材料人新能源材料交流群 422065952”，若想參與新能源文獻解讀和文獻匯總、新能源知識科普和深度挖掘新能源學術產業信息，請加qq 2728811768。

歡迎各大課題組到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com