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鈉離子固體電解質膜來改善這一問題。但是，作為固體電解質電池的一個普遍問題，鈉金屬負極與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。結果表明PIN涂層可顯著改善鈉負極與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

準固態(tài)可彎曲電池超快速鋰離子擴散動力學研究

磷具有較高的理論容量，其表面易氧化，導致其理化性質發(fā)生變化，因而在儲能領域引起了廣泛的關注。在此，香港科技大學Jang-KyoKim等人報告了氧化態(tài)二維黑磷/石墨烯氧化物（BP/GO）異質結構材料中一個以前被忽視的儲鋰機制?；趶念^算分子動力學模擬，Li+在80MeV的超低擴散勢壘下進行傳輸，超快擴散動力學為2.5×10-6cm2s-1。此外，當二維BP與GO層進行化學結合時，會產生顯著的協(xié)同效應，從而使得到的柔性BP/GO紙表現(xiàn)出優(yōu)異的機械強度和柔韌性。在鋰離子半電池中，BP/GO負極能維持500個穩(wěn)定循環(huán)，庫侖效率高達99.6%。作者還以BP/GO負極、V2O5/CNT正極和凝膠聚合物電解質組裝了準固態(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。反復折疊測試，100個循環(huán)后容量保留率也高達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械穩(wěn)定性要求的可穿戴電子設備供電。

UltrafastLi+DiffusionKineticsof2DOxidizedPhosphorousforQuasisolid-stateBendableBatterieswithExceptionalEnergyDensities,ChemistryofMaterials,2019

超薄導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，其本身結構所具有的低導電率（小于1Scm-1）限制了其在電化學儲能領域的應用。造成這一結果的原因是傳統(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%）會導致材料導電性變差。在這里，美國哥倫比亞大學XiChen等人通過以石墨烯為模板的范德華外延策略，制備了一種超薄導電石墨碳氮化物（厚度約1.0nm），其具有高導電性（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%）。摻雜氮的超薄結構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，有助于推進石墨碳氮化物在儲能領域應用。

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）金屬負極的電化學性能是構建高能量密度鋰金屬電池的關鍵。在此，悉尼科技大學BingSun，汪國秀和美國斯坦福大學崔屹等人聯(lián)合探索了溫度依賴性鋰的成核和生長行為，構建了一種依賴于溫度的無枝晶鋰金屬負極。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致鋰金屬大的晶核尺寸、低的成核率以及致密性生長。結果表明，高溫下非質子電解質中親鋰性的增強和鋰離子擴散系數(shù)的增加是導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：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，它是安全、環(huán)保、低成本的“鹽包水”水系電解液。結果表明，當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電解質具有令人滿意的電化學穩(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、導鋰和導電子性能差的問題

目前，高容量硅負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，所以結構不穩(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SoojinPark和蔚山國家科學技術研究院的HosikLee、JunHeeLee等人對硅進行少量的硫摻雜（<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中同時自下向上組裝而形成的。這種硫摻雜硅負極顯示出高穩(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)化的標準負極。