回顧經典，許康教授被引超1000+論文回顧！

許康教授，本科畢業于西南大學化學系，碩士畢業于中科院蘭州化物所高分子化學專業，博士畢業于美國亞利桑那州立大學。許康教授是材料研究學會會士（MRS Fellow）,電化學學會會士（ECS Fellow） 、美國陸軍研究院院士 (ARL Fellow)、水相電化學團隊負責人和馬里蘭大學科利奇帕克分校兼職教授。許康博士從事電解質材料和界面化學研究30余年，他的代表性研究包括新型電解液材料（溶劑、鋰鹽、添加劑、非易燃電解液）的設計和合成，以及基礎界面和相間過程化學，對超濃縮水系電解液、電池化學和相間研究具有開創性意義。

其中，共發表300余篇文章，25項專利，在5本專著中貢獻章節，其中2004年和2014 年在?Chemical Reviews?上發表的兩篇綜述文章被世界各國學者奉為“電解液圣經”，他對鋰離子電池和材料發展歷史的記述（Chemical Reviews, 2018; Nature Energy, 2021）被認為最公正、最準確的記錄。自2018年以來，多次入選Clarivate? 全球0.1% “高被引作者”，并且被斯坦福大學The Standardized Citation Metrics Author Database Annotated for Scientific Field 評為最有影響力的前0.05%科學家。同時，許康教授曾獲得馬里蘭大學2015年度發明獎、2017國際電池協會技術獎、美國國防部2017年度科學家獎和2018年度電化學會電池分會研究獎。

接下來小編重新回顧許康教授發表的被引次數超過1000次的部分經典高質量文章，希望給相關領域科研工作者帶來一絲啟發。

1、Chem. Rev.：非水系可充鋰電池液態電解液設計

電解液在所有電化學器件中無處不在且不可或缺，其基本功能與器件的多種化學性質相獨立。從這個意義上說，電解液在電解電池、電容器、燃料電池或電池中的作用將保持不變，即作為一對電極之間以離子形式轉移電荷的介質。自鋰離子技術問世以來，已有多篇綜述從不同角度總結了這一新技術所積累的知識，最新的綜述發表于2003年。由于電解液在循環過程中與正極和負極材料都有密切的相互作用，因此幾乎每篇綜述都討論了電解質對電池性能的影響。另一方面，人們的注意力一直集中在電極材料上，尤其是負極，而電解液作為電池的一個重要組成部分，還沒有在任何專門的綜述中得到全面論述。

為此，許康教授在2004年全面總結了1990年至2003年之間的鋰基電池電解液的研究成果，范圍包括其離子學、相圖、與正負極材料的界面、化學穩定性、熱特性和極端溫度下的性能以及安全特性。在遇到涉及電解液和其他電池組件的跨學科課題時，重點放到了電解液的作用和影響上。此外，許康教授還對一些新型電解液進行了詳細總結回顧。

相關論文以“Nonaqueous Liquid Electrolytes for Lithium-Based Rechargeable Batteries”為題發表在Chem. Rev.。（被引次數：7751）

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/cr030203g

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2、Chem. Rev.：鋰離子電池及其他電池中的電解液設計和SEI進展

電池中的電解液與正負極的特性匹配息息相關，因此原則上新的電化學技術會促進新的電解液組分得以開發。然而，與正極研究的主動動力學相比，電解液的進步在過去十年中是緩慢的，電解液依舊以六氟磷酸鋰（LiPF₆）鹽和有機碳酸類溶劑為主，造成這種相對僵局可歸因于三個不同但相互依存的因素：（1）電解液成分（尤其是溶劑）對電極的工作電位而不是容量更敏感；（2）在電極表面形成“固體電解質界面”（SEI）的基本知識的重大進步的幫助下，更有效地設計和使用電解液添加劑成為習慣做法；（3）最重要的是，受成本考慮的限制，電池行業一直不愿意改變現有的供應鏈。

為此，許康教授總結了過去十年電解液取得的進步，其僅涵蓋非水系液態、聚合物或聚合物凝膠電解質，不包括玻璃/結晶/陶瓷以及水性電解質。除了介紹新的電解液成分外，還將有很大一部分專門介紹對任一電極上的界面的新理解，這已成為幾乎所有電解液工作不可或缺的一部分，包括它們的化學性質、形成機制、持續生長以及它們之間的鋰傳輸特性。最后，許康教授為了避免簡單地記錄“誰做了什么”，本評論繼承了其2004年的傳統，對引用的文獻進行了批判性審查，以便為讀者的利益提供深入的分析或有見地的評論。

相關論文以“Electrolytes and Interphases in Li-Ion Batteries and Beyond”為題發表在Chem. Rev.。（被引次數：4556）

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/cr500003w

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3、Science：“鹽包水”電解液助力高壓水系鋰離子電池

鋰離子應用過程中，人們對其安全性、成本和環境影響產生了擔憂。其中，這些擔憂大多來自承受化學物質的高壓所需的非水系電解液，酯類溶劑高度易燃，并且與電極和鋰鹽（LiPF₆）熱不穩定且毒性極強。雖然水系電解液可以解決這些問題，但它們的電化學穩定性窗口太窄，無法支持鋰離子電池中使用的大多數電化學對。在常規水系電解液中，鋰離子電池通常僅限于低電壓（<1.5 V） 和低能量密度（<70 Wh/kg），通常導致容量快速衰減和庫侖效率降低。

為此，許康教授等人在初始充電過程中通過通過將極高濃度（摩爾濃度>20 m）的LiTFSI溶解在水中而獲得“鹽包水”電解液，這使得形成含陰離子的鋰離子溶劑化結構，使其在正極表面由陰離子還原形成致密的中間相。同時，水在如此高濃度下的電化學活性大大降低，這種高濃度的鹽包水電解液提供了~3.0 V的擴展電化學穩定性窗口。此外，通過使用模型電化學耦合物（LiMn⁺₂O₄和 Mo₆S₈）構建的全水系鋰離子電池的開路電壓為2.3 V，在低（0.15 C）和高（4.5 C）倍率條件下循環1000次，庫侖效率接近100%。

相關論文以““Water-in-salt” electrolyte enables high-voltage aqueous lithium-ion chemistries”為題發表在Science。（被引次數：3017）

文章鏈接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.aab1595

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4、Chem. Rev.：全方位審視鋰電池系統

作為人類歷史上最杰出的技術之一，鋰離子電池（LIBs）自20世紀90年代初首次商業化以來，已經極大地改變了人們的生活，而其衍生后代的材料和化學成分的不斷改進可能會決定能源的未來。與許多科學發現不同，LIBs的誕生并非一蹴而就。電池（或任何電化學裝置，如燃料電池或雙層電容器）是一個由多個組件組成的系統。要使這樣一個系統發揮作用，其中的所有組件必須在電化學上同步。LIB的漫長發展史見證了這種同步化，而這種同步化是與插層科學和材料的發展同步進行的。

為此，許康教授等人總結了涵蓋了最終導致鋰離子電池誕生的一系列關鍵發現和技術成就，詳細回顧了一些巧妙的設計、偶然的發現、有意的突破和欺騙性的誤解，其從鋰元素的發現到其電化學合成；從插層主材料的開發到雙插層電極的概念；從對石墨插層行為的誤解到對相間的理解。將所有關鍵部件（負極、正極、電解液、固體電解質相間層）整合到一個復雜的電化學裝置中，將這些原本不協調的部件相互連接起來所面臨的挑戰往往超過了它們各自的優點和自身特性的限制。這些重要的經驗對于未來幾代更具侵略性的電池化學性質可能仍然適用，包括重新審視的鋰金屬負極、轉換反應型化學性質（如鋰/硫、鋰/氧和金屬氟化物）以及二價陽離子插層。

相關論文以““Before Li Ion Batteries”為題發表在Chem. Rev.。（被引次數：1768）

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00422

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5、Nature Nanotech.：設計具有不易燃性質的鋰金屬電池電解液

鋰離子電池（LIBs）的能量密度已逐漸接近插層化學所允許的容量上限（300 Wh kg^-1）,要將鋰離子電池的容量提高到500 Wh kg^-1，就必須采用更激進的化學方法，如轉換反應或高電壓/高容量插層正極，丹所有這些方法都需要金屬鋰作為負極。然而，由于鋰金屬負極和這些侵蝕性正極的高反應性，使得可充電鋰金屬電池（LMBs）的實際應用面臨諸多基本挑戰。由于鋰金屬電池具有高反應性，因此在運行時庫侖效率一直很低，這意味著電解液和鋰的消耗都很快，導致循環壽命短，其不均勻的成分和形貌會導致鋰枝晶生長，從而影響LMBs的循環壽命和安全性。

為此，許康教授等人報道了一種不易燃的電解液，它對鋰金屬負極和高電壓/高容量正極都具有出色的穩定性。其中，電解液由1 M LiPF₆溶解在FEC:FEMC:HFE重量比為2:6:2的混合物中，與之前報道的在負極側阻抗增加的含氟電解液不同，這種全氟電解液可實現高達99.2%的鋰沉積/剝離庫侖效率，并在不增加界面阻抗的情況下抑制鋰枝晶突起，且還能形成厚度為5-10納米的高氟化中間相，有效抑制電解質氧化和過渡金屬溶解，從而使得NMC811（庫侖效率約為99.93%）正極穩定循環。更加重要的是，Li||NMC811電池（第450次循環時保持率為90%）和Li||LCP電池（第1000次循環時保持率為93%）都獲得了前所未有的循環穩定性。

相關論文以“Non-flammable electrolyte enables Li-metal batteries with aggressive cathode chemistries”為題發表在Nature Nanotech.。（被引次數：1106）

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41565-018-0183-2

本文由材料人CYM編譯供稿。