梳理：張強團隊成果精選
人物簡介：
張強，清華大學長聘教授，曾獲得國家杰出青年科學基金、國家優秀青年科學基金、中組部萬人計劃青年拔尖人才、英國皇家學會Newton Advanced Fellowship、2017年科睿唯安全球高被引科學家。擔任國際期刊J Energy Chem編輯、Adv Mater Interfaces、Sci China Mater、Sci China Chem、Philos Trans A編委，Energy Storage Mater、Adv Funct Mater客座編輯。擔任Nature Energy、Nature Nanotech、Nature Catal、Sci Adv、JACS、Adv Mater、Angew Chem等期刊特約審稿人或仲裁人。主持國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金、教育部博士點基金、北京市科委重點項目等。以第一作者/通訊作者在Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nature Commun., Sci. Adv., Chem等發表SCI收錄論文100余篇；所發論文引用17000余次，h因子為76。
研究內容：
以可持續發展，綠色化學為理念，發展物質轉化中原子重組、分子組裝、宏觀流動以及過程放大
1) 探索納米尺度上催化新原理，利用納米材料發展高效化工過程
2) 發展新型微納復合結構的先進功能材料合成方法論
3) 發展納米反應器技術，開發高效先進材料與能源轉化新過程。
4) 開發用于儲能的炭基復合材料，并探索其宏量制備技術。
經典成果：
Angew. Chem. Int. Ed.：調控鋰離子溶劑化層，增強鋰金屬電池穩定性
清華大學張強教授課題組通過調控液態電解液中鋰離子溶劑化層的組成和結構，改善SEI和鋰沉積的均勻性，從而增強了鋰金屬電池在液態電解液中的循環穩定性。在液態電解液中，SEI的組分主要來源于鋰離子的溶劑化層。因此，調控鋰離子溶劑化層可顯著改善SEI的均勻性，抑制鋰枝晶生成。本工作中，氟代碳酸乙烯酯（FEC）和硝酸鋰(LiNO3)通過醚酯混合溶液的溶劑化作用同時引入電解液中，改變鋰離子的溶劑化層的組成和結構，從而生成富含LiF和LiNxOy的SEI，增強SEI的均勻性，獲得均勻的鋰沉積形貌。將該電解液運用于紐扣和軟包電池中，均可以獲得高庫侖效率和長循環壽命，并且可以在低溫和高溫條件下穩定運行，極大提高了鋰金屬電池的循環穩定性。分子動力學和第一性原理的計算模擬，進一步揭示了新型電解液中鋰離子的溶劑化層的組成和結構，加強了人們對于溶劑化層在分子層面的認識，為之后電解液的設計提供了新的思路。相關成果以“Highly Stable Lithium Metal Batteries Enabled by Regulating the Solvation of Lithium Ions in Nonaqueous Electrolytes”為題發表在Angew. Chem. Int. Ed.上。
文獻鏈接： Highly Stable Lithium Metal Batteries Enabled by Regulating the Solvation of Lithium Ions in Nonaqueous Electrolytes (Angew. Chem. Int. Ed. 2018, DOI: 10.1002/anie.201801513, 第一作者為張學強，通訊作者為張強教授)
Adv. Energy Mater.：導電和催化的三相界面實現鋰硫電池中Li2S均勻形核和可控生長
清華大學張強和北京理工大學黃佳琦研究團隊合作，提出了兼具強化學吸附、高電導率和高電催化活性的三相界面。這種協同的三相界面能有效地調節可溶性多硫化鋰的動力學行為，從而實現放電產物Li2S的均勻成核和可控生長。通過這種獨特三相界面對于Li2S沉積的有效調控，在高達6C的倍率下，鋰硫電池展現出了高達916 mAh g?1放電比容量，即使在6C下500次循環后，依然能夠獲得高達459 mAh g?1比容量。這項工作從界面化學角度為能源化學開創了新的思路去調節電化學氧化還原反應過程，同時也促進了基于多電子氧化還原反應的能源儲存和轉化系統的開發。相關研究成果以Conductive and Catalytic Triple‐Phase Interfaces Enabling Uniform Nucleation in High‐Rate Lithium–Sulfur Batteries為題發表在Adv. Energy Mater.上。
Joule：珊瑚狀碳纖維熔融灌鋰的復合鋰金屬負極
清華大學張強教授研究團隊在Cell Press旗下的能源領域新刊Joule發表了題為” Coralloid Carbon Fiber-Based Composite Lithium Anode for Robust Lithium Metal Batteries”的文章，文中采用電鍍銀涂層的方法將碳纖維骨架（CF）的表面改性為親鋰表面，進而可使液態熔融金屬鋰能夠迅速吸入具有銀涂層的碳纖維骨架（CF/Ag），制得高性能的復合鋰金屬負極（CF/Ag-Li）。其中的銀鍍層一方面可使任何導電骨架改性為可虹吸液態熔融鋰的親鋰導電骨架，另一方面還可以降低金屬鋰的沉積過電勢，獲得高倍率下優異的循環穩定性和無枝晶無“死鋰”的循環形貌。所設計的復合鋰金屬負極還可與硫正極和磷酸鐵鋰正極等直接裝配為性能優異的鋰硫電池和磷酸鐵鋰電池。
文獻鏈接: Zhang R, Chen X, Shen X, Zhang XQ, Chen XR, Cheng XB, Yan C, Zhao CZ, Zhang Q. Coralloid Carbon Fibers based Composite Lithium Anode for Robust Lithium Metal Batteries. Joule?2018, 10.1016/j.joule.2018.02.001.
Angewandte Chemie-International Edition：將硝酸鋰融入碳酸鹽電解液用于高電壓鋰金屬電池
北京理工大學黃佳琦研究員（通訊作者）聯合清華大學張強教授通過引入微量的氟化銅（CuF2）作為溶解促進劑這一策略，使得LiNO3可以直接溶解在碳酸亞乙酯/碳酸二乙酯電解液中。由于溶液的溶劑化結構發生了改變，LiNO3在碳酸鹽電解液中的不溶性也隨之發生了改變。因此，LiNO3可以在高壓Li金屬電池中保護Li金屬陽極。當將LiNi0.80Co0.15Al0.05O2陰極與Li金屬陽極配對時，電池表現出非常的高的容量保持率并且在0.5C下的循環下平均庫侖效率高于99.5％。這項工作表達了對含LiNO3碳酸鹽電解質的溶劑化學性質的深刻理解，并展示了在碳酸鹽電解液體系中同時兼顧高電壓和安全的鋰金屬陽極兼容系統。相關研究成果以“Solvation Chemistry of Lithium Nitrate in Carbonate Electrolyte for High-Voltage Lithium Metal Battery”為題發表在Angewandte Chemie-International Edition上。
文獻鏈接：“Solvation Chemistry of Lithium Nitrate in Carbonate Electrolyte forHigh-Voltage Lithium Metal Battery”(Angew. Chem. Int. Ed. DOI:10.1002/anie.201807034)
Angew. Chem. Int. Ed. : 超分子膠囊用于鋰硫電池中多硫化物可逆存儲/傳遞
清華大學張強教授(通訊作者)等介紹了以葫蘆脲(CB)作為超分子膠囊用于鋰硫(Li-S)電池中可溶性多硫化物的可逆存儲/釋放過程，以控制多硫化物分子的溶解，并在Angew. Chem. Int. Ed.上發表了題為“A Supramolecular Capsule for Reversible Polysulfide Storage/Delivery in Lithium-Sulfur Batteries”的研究論文。使用超分子膠囊隔膜涂層的Li-S電池具有較高的庫侖效率，在4.2 mg·cm-2硫負載量下容量由300 mAh·g-1增至900 mAh·g-1，性能提升明顯。超分子膠囊的應用為深入理解復雜多電子轉化反應提供了新的視角，是一種提升Li-S電池以及類似應用體系性能的高效策略。
文獻鏈接：A Supramolecular Capsule for Reversible Polysulfide Storage/Delivery in Lithium-Sulfur Batteries?(Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201710025)
Adv. Mater.：三維介孔范德華異質結用于電催化
清華大學張強教授團隊和中科院金屬所張炳森教授合作，在Adv. Mater.上發表最新研究成果 “3D Mesoporous van der Waals Heterostructures for Trifunctional Energy Electrocatalysis”。在該文中，研究者通過兩步的化學氣相沉積法（CVD）制備了三維介孔的石墨烯/氮摻雜硫化鉬范德華異質結（G@N-MoS2）。研究以介孔氧化鎂為模板，首先以甲烷為碳源CVD一層介孔石墨烯骨架，繼而引入Mo/S/N源在石墨烯骨架上原位生長氮摻雜硫化鉬納米片，形成層間范德華異質結，同時復型了氧化鎂的三維介孔結構。這一材料設計和合成思路，不僅可以有效地對各組分進行物理結構和電子結構的調控（三維介孔/摻雜），而且能夠構筑界面強耦合的雜化材料（范德華異質結）。由于其特殊的結構和電子調控，G@N-MoS2表現出高效的三功能電催化性能， N-MoS2側的氫析出（HER）活性顯著提升，而石墨烯側的氧還原（ORR）和氧析出（OER）活性也大幅增強。該材料的設計理念與合成方法學為二維材料和能源電催化的研究提供了新的思路和啟發。該研究工作的作者依次為唐城、鐘玲、張炳森、王浩帆和張強（通訊作者）。
文獻鏈接：3D Mesoporous van der Waals Heterostructures for Trifunctional Energy Electrocatalysis，(Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201705110)
AM：用于穩定鋰硫電池中調控多硫化物的雙功能鈣鈦礦型促進劑
清華大學化工系張強教授和北京理工大學的黃佳琦研究員課題組在Advanced Materials發表了題為“A Bifunctional Perovskite Promoter for Polysulfide Regulation toward Stable Lithium–Sulfur Batteries”的研究論文，提出了一種雙功能鈣鈦礦結構的納米顆粒Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3?δ（記作PrNPs），可以作為促進劑來固定LiPSs、促進LiPS的轉變并調節Li2S的沉積。
文獻鏈接：A Bifunctional Perovskite Promoter for Polysulfide Regulation toward Stable Lithium–Sulfur Batteries（Adv.Mater,2017,DOI: 10.1002/adma.201705219）
Nat. Commun: p區金屬調控下富表面缺陷的鈣鈦礦氫氧化物-超越IrO2的電催化析氧性能
清華大學化學工程系張強（通訊作者）課題組與中科院金屬研究所張炳森課題組合作提出了p區金屬調控的概念，用以制備富含表面缺陷的鈣鈦礦水氧化催化劑。p區金屬是指元素周期表中第三主族到第七主族中的金屬元素，在一定條件下（如堿性電解質溶液中）可以從催化劑固相表面流失而形成大量表面缺陷。利用這一特性，作者設計并制備了錫鎳鐵（SnNiFe）三元鈣鈦礦體系，其中錫作為一種典型的p區金屬而引入。在電化學活化的條件下，鈣鈦礦表面的錫流失并產生大量的氧空位作為高活性表面缺陷位。活化了的鈣鈦礦表現出超高的氧析出活性，其10 mA cm-2電流密度下的過電位僅為350 mV，同等條件下相比于貴金屬IrO2催化劑過電位減少了20 mV，其反應動力學也有明顯提升。同時，SnNiFe催化劑的氧析出穩定性也優于IrO2，在初始電流密度為10 mA cm-2的恒電位條件下工作20000 s后，SnNiFe可以保持60%的初始電流密度，而相同條件下IrO2只能保持40%。作者進一步地構建了“氧池”模型來描述富缺陷表面的電化學過程，其中反應物融入表面氧池并加速電化學反應最終導致產物從氧池中析出。該研究成果以“Regulating?p-block metals in perovskite nanodots for efficient electrocatalytic water oxidation”為題，發表在Nature Communications上。
文獻鏈接：Regulating p-block metals in perovskite nanodots for efficient electrocatalytic water oxidation (Nat. Commun., 2017, 8, 934, DOI: 10.1038/s41467-017-01053-x)
PNAS: 陰離子固定的柔性復合電解質保護金屬鋰負極
清華大學張強研究團隊PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) 上發表文章，提出利用陰離子固定的無機陶瓷材料（鋁摻雜Li6.75La3Zr1.75Ta0.25O12, LLZTO）與有機聚合物材料（PEO-LiTFSI）構筑柔性復合固態電解質（PEO-LiTFSI-LLZTO, PLL）膜，抑制金屬鋰負極枝晶生長。復合電解質中的陰離子（TFSI-）被聚合物基體和陶瓷填料束縛，形成了均勻分布的空間電荷層，進而引導鋰離子均勻分布，實現金屬鋰的無枝晶沉積。鋰鹽中陰離子與鋰離子的解離有助于降低聚合物結晶度，構建了快速、穩定的鋰離子傳輸通道。無機快離子導體LLZTO的加入將拓寬聚合物電解質的電化學窗口，表現出極佳的電解質-電極界面穩定性與電化學循環性能。該復合固態電解質膜在極高溫度下提供屏障，阻隔正負極短路，提升電池循環效率與安全性。
文獻鏈接：?An Anion-Immobilized Composite Electrolyte for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America?(PNAS，2017, doi: 10.1073/pnas.1708489114）
Nature Communications：納米金剛石抑制鋰枝晶生長
來自清華大學的張強教授（通訊作者）研究團隊、德雷塞爾大學的Yury Gogotsi教授（通訊作者）研究團隊以及華中科技大學江建軍教授研究團隊在Nature Communications上發表題為”Nanodiamonds suppress the growth of lithium dendrites”的文章。該文章報道了一種受電鍍工業所啟發的共沉積方法，使用納米金剛石作為添加劑，添加進入經典鋰離子電池電解液（LiPF6作為溶質、EC/DEC作為溶劑）中，以此抑制鋰枝晶的生長。通過搭建與電解槽相似的兩電極體系（銅箔作為正極鋰箔作為負極），ODA官能團修飾的納米金剛石粒子加入并分散在酯基電解質當中，鋰離子與金納米金剛石共沉積在基底上，產生了均勻無枝晶的鋰沉積，得到了穩定的電化學循環性能。
文獻鏈接：Nanodiamonds suppress the growth of lithium dendrites (Nat. Commun. 2017, 8, 336, doi: 10.1038/s41467-017-00519-2)
Adv. Mater.：熱剝離層狀MOF在鋰硫電池中的應用
具有二維類石墨烯/氧化石墨烯結構的納米碳，由于高縱橫比賦予它們優異的理化特征，使其在電化學儲能、氣體吸附與分離，以及催化領域具有很大的應用。近日，清華大學張強教授在Adv. Mater.上發文，題名“Thermal Exfoliation of Layered Metal–Organic Frameworks into Ultrahydrophilic Graphene Stacks and Their Applications in Li–S Batteries”。在這項工作中，利用銅鹽4,4’-聯吡啶MOF用以形成二維層狀結構。二維結構中通過π-π共軛相互作用，形成[Cu2Cl2C10H8N2]n晶體。由于該晶體弱的范德華力容易被熱剝離成10 μm左右，納米尺寸厚度的聚合物晶體。
文章鏈接：Thermal Exfoliation of Layered Metal–Organic Frameworks into Ultrahydrophilic Graphene Stacks and Their Applications in Li–S Batteries（Adv. Mater. 2017, 10.1002/adma.201702829）
Adv. Mater：雙功能過渡金屬羥基硫化物——室溫硫化及其在鋅-空氣電池中的應用
清華大學張強教授（通訊作者）課題組使用簡明的室溫硫化方法，利用金屬硫化物和金屬羥基化合物溶度積的差異，將金屬羥基化合物浸入高濃度硫離子溶液中制備出了金屬羥基硫化物。該方法避免了傳統水熱法或化學氣相沉積法制備硫化物需要高溫、反應物有機污染的問題。反應室溫下即可進行，避免了團聚。課題組以鈷鋁和鈷鐵羥基化合物為代表，制備出材料鈷鋁羥基硫化物和鈷鐵羥基硫化物，并進行XPS，XRD，SEM，TEM等表征及相應電化學測試，證實了方法的有效性。其中，鈷鐵氫硫化物在OER過程電流密度10mA/cm2對應的相對標準氫電極電勢為1.588V，同時ORR過程的半波電位為對應標準氫電極電勢0.721V。這種物質由于與鋅-空氣電池中鉑和銥基電催化劑相比，在20mA/cm2時對應了較小的過電勢0.86V，較高的比容量898mAh/g，還有長的循環壽命，因而被用作可充電鋅-空氣電池的空氣電極。該成果以”Bifunctional Transition Metal Hydroxysulfides:Room-Temperature Sulfurization and Their Applications in Zn–Air Batteries”為題發表在期刊Advanced Materials上。
文獻鏈接：Bifunctional Transition Metal Hydroxysulfides:Room-Temperature Sulfurization and Their Applications in Zn–Air Batteries（Adv. Mater. 2017， DOI: 10.1002/adma.201702327）
Angew. Chem. Int. Ed.: 親鋰導電骨架調控金屬鋰形核
清華大學張強研究團隊在Angewandte Chemie International Edition發表題為” Lithiophilic Sites in Doped Graphene Guide Uniform Lithium Nucleation for Dendrite-Free Lithium Metal Anode”的文章，文中采用氮摻雜石墨烯（NG）作為三維導電骨架用于電池電極中，這種三維導電骨架結合石墨烯材料高比表面積的優點，引入摻氮位點提升材料的親鋰性，降低金屬鋰沉積阻力，增多成核位點，從而實現電極的無枝晶生長，使得電池的庫侖效率保持98%以上至200圈左右。
文獻鏈接：Zhang R, Chen XR, Chen X, Zhang XQ, Cheng XB, Yan C, Zhang Q*. Lithiophilic Sites in Doped Graphene Guide Uniform Lithium Nucleation for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes. Angewandte Chemie Interational Edition. 2017, doi: 10.1002/anie.201702099.
Chem：可移植固態電解質界面膜抑制枝晶生長
清華大學張強教授研究團隊及其河南師范大學合作者利用電化學沉積的方法在金屬鋰表面預沉積一層穩定的固態電解質界面膜，并利用該界面膜層保護鋰硫電池和鋰-三元電池中的金屬鋰負極，獲得非常穩定的電池循環性能。該固態電解質界面膜是在Li2S5和LiNO3的復合電解液添加劑中通過恒電流電化學沉積的方法得到的。得到的該膜層為雙層結構，其中上層為溶劑分解的有機物層，下層為添加劑分解得到的無機物層，無機物層為Li2S，Li3N，Li2SOx，LiNOx，LiF構成的均勻分布的馬賽克結構。該課題組還通過詳細的實驗，論證了Li2S作為Li2S5帶來的特異性物種組成，能夠調控固態電解質界面膜的結晶性，從而提高該膜層的鋰離子導率。
Li2S5-LiNO3復合添加劑在LiTFSI-DOL/DME電解液體系中具有最佳的分散性能，也在鋰硫電池中獲得了極佳的電池循環性能。但是，目前商用的三元富鋰相氧化物等高容量正極材料主要使用以EC/DEC等為代表的碳酸酯類電解液體系。Li2S5等多硫化物會與碳酸酯類電解液反應，LiNO3在此類電解液中的溶解分散性能也很差，這些問題嚴重限制了多硫化物電解液在三元富鋰相正極材料中的應用。為了將電池的活化過程與循環過程分離，獲得一種可以在所有體系的金屬鋰電池穩定循環的金屬鋰負極，該課題組開創性的通過電沉積的方法預先在鋰片表面電沉積一層負極保護層，該保護層不僅可以實現金屬鋰負極在鋰硫電池中的穩定循環，而且在鋰-三元電池中也獲得了優異的循環性能。
文獻鏈接：Implantable Solid Electrolyte Interphase in Lithium Metal Batteries.?（Chem， 2017， DOI: 10.1016/j.chempr.2017.01.003）
JACS：空間異質性控制使高載荷硫電極具有超長循環性能
來自清華大學的張強教授（通訊作者）等人通過模擬生物自愈過程---纖維蛋白溶解，引入了外在愈合劑---多硫化物，使得硫微粒（SMiP）正極穩定工作。獲得了在5.6 mg（S）cm-2的高負載荷下2000次循環后幾乎沒有衰變的最佳容量（?3.7 mAh cm -2）。惰性SMiP被多硫化物的溶解作用激活，而不穩定相轉移是由多硫化物的空間異質性介導的，這使得固體化合物均勻成核和生長。
文獻鏈接：Healing High-Loading Sulfur Electrodes with Unprecedented Long Cycling Life: Spatial Heterogeneity Control（J. Am. Chem. Soc., 2017, DOI: 10.1021/jacs.6b12358）
Adv. Mater.：納米碳材料氧還原電催化劑：摻雜、邊緣、缺陷
1月9日，Advanced Materials在線發表了清華大學張強教授（通訊作者）課題組關于碳材料氧還原電催化的研究進展分析“Nanocarbon for Oxygen Reduction Electrocatalysis: Dopants, Edges, and Defects”。
近日，清華大學張強教授課題組針對碳材料研究中的這些問題、爭議，從參雜、邊緣、缺陷等方面全面系統的總結分析了碳材料活性起源，從電子結構自旋密度等方面討論參雜、邊緣、缺陷對于氧還原中間產物的吸附，O-O鍵斷裂等方面深入的討論了催化機理、過程。該報告對于理解非金屬氧還原的催化過程具有很大的指導意義。
文獻鏈接：Nanocarbon for Oxygen Reduction Electrocatalysis: Dopants, Edges, and Defects (Adv. Mater. 2017, DOI: 10.1002/adma.201604103)
綜述：
Adv Energy Mater: 鋰硫電池功能性粘結劑綜述
鋰-硫(Li-S)電池具有極高的理論比容量(1675 mAhg-1)，且硫含量豐富，價格低廉，被廣泛地認為是未來大規模儲能領域應用發展的方向。通常，Li-S電池中的正極主要包括四個組成部分：集流體，電化學活性硫材料，導電碳添加劑和聚合物粘結劑。聚合物粘結劑通常是惰性的，不導電的，并且通常以小劑量加入到電極中。然而，聚合物粘結劑在硫正極中起著不可或缺的作用，包括：1）確保活性硫顆粒與導電碳主體之間的緊密接觸; 2）提供強大的粘合力以將S/C活性材料結合到集流體上; 3）緩解充放電期間硫的體積變化并保持電極結構的完整性。尤其是在具有高面積硫負載量的情況下，聚合物粘結劑的作用對于維持正極的結構穩定性是至關重要的；4）由于元素硫和放電產物的絕緣性質，開發了聚合物粘結劑以促進硫正極中的Li離子傳輸和電子轉移；此外，對于Li-S電池中的穿梭效應，還可以引入能夠與多硫化物相互作用的功能性結合物，5）捕獲可溶性多硫化物，6）促進多硫化物的氧化還原反應動力學，7）最終調節可溶性多硫化物中間體的溶解和擴散。
清華大學張強教授、北京理工大學陳人杰教授、黃佳琦研究員聯合東京大學 xiang rong教授（共同通訊作者）在Advanced Energy Materials上撰寫了題為“A Review of Functional Binders in Lithium–Sulfur Batteries”的綜述文章。該綜述著眼于聚合物粘合劑的功能和效果，系統地總結了最近在硫正極中的聚合物粘合劑研究方面的進展，根據粘合劑的主要功能對粘合劑進行了分類，包括機械性能，電/離子傳導率，多硫化物調節和其他特殊功能。此外，提出了功能性粘結劑的合理設計原則。最后，提出了高性能粘結劑設計的關鍵挑戰和前景。
文獻鏈接：“A Review of Functional Binders in Lithium–Sulfur Batteries”(Adv. Energy Mater.DOI: 10.1002/aenm.201802107)
Chem綜述：固態電解質與金屬鋰“聯姻”中的能源化學
近期，清華大學張強教授團隊就金屬鋰電極和固態電解質匹配過程中存在的材料和界面化學問題進行了梳理，發表了題為“Recent Advances in Energy Chemistry
between Solid-State Electrolyte and Safe Lithium-Metal Anodes”的綜述論文。在本篇綜述中，首先引入固態電解質和金屬鋰電極匹配時存在的問題。其次，作者介紹了解決這些問題時，需要關注的基本原則和規律。基于這些基本原理和方法，作者總結了近年來提出的提高固態金屬鋰電池安全性和壽命的高效策略。最后，作者就這些保護策略展開討論，并對今后的固態金屬鋰電極的研究和發展方向進行了展望。
Materials Today綜述： 理論與實驗在鋰硫電池中結合應用的現狀及未來展望
清華大學化學工程系張強教授課題組受邀在國際頂尖期刊Materials Today上發表了題為“Combining Theory and Experiment in Lithium–Sulfur Batteries: Current Progress and Future Perspectives”的綜述文章。該綜述系統地總結了理論計算與實驗表征在鋰硫電池中的綜合應用，從X-射線衍射、拉曼光譜、紅外光譜、X-射線吸收光譜、結合能和核磁等方面深入分析了理論與實驗如何進行結合及其困難，為未來鋰硫電池及相關能源儲存與轉換領域結合理論與計算方法，深入揭示其中化學本質提供了重要的指導與研究思路。張強教授和美國加州大學伯克利分校材料工程系的Kristin A. Persson教授為本文的（共同通訊）作者，第一作者為清華大學化學工程系陳翔博士，第二作者為美國加州大學伯克利分校材料工程系侯廷政博士。
論文鏈接：Combining Theory and Experiment in Lithium–Sulfur Batteries: Current Progress and Future Perspectives (Mater. Today 2018, DOI: 10.1016/j.mattod.2018.04.007)
ACR綜述：提高涉氣能源電催化性能的多尺度原則
清華大學化工系張強教授課題組受邀在國際頂尖綜述期刊Accounts of Chemical Research上發表了題為“Multiscale Principles to Boost Reactivity in Gas-Involving Energy Electrocatalysis”的綜述文章。該綜述系統總結了提高涉氣能源電催化性能的思路，從電子結構調控、多級形貌構筑和電極界面優化三個維度上闡述了催化劑的材料設計原則和合成策略，為未來涉氣能源電催化，以及其他重要的涉氣電催化反應（如電化學氮氣還原、二氧化碳還原等）提供了重要的指導和研究思路。
文獻鏈接：Multiscale Principles to Boost Reactivity in Gas-Involving Energy Electrocatalysis(Acc. Chem. Res., 2018, DOI: 10.1021/acs.accounts.7b00616)
Chem. Rev. 二次電池中安全金屬鋰負極評述
金屬鋰負極以其十倍于傳統石墨負極的理論容量 (3860 mA h g-1, 石墨負極: 372 mA h g-1) 和最負的電勢 (-3.045V)，成為電池儲能界的“圣杯”。當金屬鋰負極與高能量密度的硫(理論能量密度: 2600 Wh kg-1)和氧氣正極(理論能量密度5210 Wh kg-1)耦合使用時，有望進一步提高手機的待機時間和電動汽車的續航里程。目前限制金屬鋰負極應用的主要問題是充電過程中的枝晶生長。從根本上理解金屬鋰枝晶的形核和沉積行為對于早日實現金屬鋰電池的安全性意義重大。
近日，清華大學化工系張強研究團隊在美國化學會旗下的《化學評述》（Chemical Reviews）期刊上發表綜述論文《二次電池中的安全金屬鋰負極：綜述》（Toward Safe Lithium Metal Anode in Rechargeable Batteries: A Review）。該論文系統闡述了金屬鋰負極的工作原理和技術挑戰、固態電解質界面膜的形成機理和結構特性、金屬鋰的形核和生長機理、枝晶生長的數值模擬、金屬鋰枝晶生長的抑制策略、全電池中的應用等，對于理解金屬鋰的沉積行為和尋找抑制金屬鋰負極的枝晶生長具有重要意義。
文獻鏈接：Xin-Bing Cheng, Rui Zhang, Chen-Zi Zhao, and Qiang Zhang*. Toward Safe Lithium Metal Anode in Rechargeable Batteries: A Review. ( Chem. Rev. 2017, DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00115)
Adv. Energy Mater綜述：高負載和高能量的鋰硫電池
鋰硫電池由于具有高比能量、低成本和環境友好等特點而受到了廣泛關注。然而，在實際應用的道路上，仍有一些挑戰亟待解決，循環壽命短和硫負載量低是最尖銳的難題。這篇綜述重點回顧了在多尺度層次設計原則基礎上獲得高負載量鋰硫電池的進展。特別在界面反應、中尺度的裝配策略、新穎的結構、正極和負極以及隔膜構型的創新上作了重點討論。最終，文中獲得了多尺度層次結構設計在高負載量鋰硫電池具有廣闊前景的結論。
來自清華大學的張強教授（通訊作者）等人近日在Advanced Energy Materials上發表了題為“Review on High-Loading and High-Energy Lithium–Sulfur Batteries”的綜述，總結了鋰硫電池研究領域在高硫負載量、高能量密度方面的進展，重點介紹了正極的基礎電化學反應，硫寄主/多硫化物/Li2S界面宿主工程，顆粒設計和電極結構；負極的金屬鋰和非金屬負極；界面隔膜的修飾以及這些影響因素的綜合配置。
原文鏈接：Review on High-Loading and High-Energy Lithium–Sulfur Batteries（Adv. Energy Mater. 2017,DOI: 10.1002/aenm.201700260）
往期匯總回顧：
鈣鈦礦太陽能電池圖鑒——2018年度ESI高被引論文中的鈣鈦礦太陽能電池匯總
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