1. Small：氨基功能化界面层实现超均匀非晶固体电解质界面助力高性能锌电池

水系锌离子电池具有高安全性、低成本且绿色环保等优势，有望成为下一代产业化储能技术之一。但水系锌离子电池的产业化应用仍面临着锌负极枝晶生长、电解液析氢和碱式硫酸锌副产物累积等挑战。研究表明，降低锌离子与阴离子和溶剂化自由水之间的键能可以有效的减弱电解液析氢的活性，是消除金属锌负极与电解液副反应的有效策略。

在此，浙江工业大学陶新永教授团队成功制备了氨基接枝细菌纤维素(NBC)保护层作为锌金属负极的人工固体电解质界面(SEI)膜，为实现稳定的锌金属负极提供了新途径。首先，NBC上接枝的氨基可以提供丰富的配位点桥接锌离子，均匀锌离子迁移通量，显著降低锌的成核过电位，促使锌离子沿着(002)晶面均匀沉积。其次，NBC促进锌负极表面形成均匀的非晶固体电解质界面膜(SEI)，抑制了水系电解质的腐蚀、析氢等副反应的发生。

图1.作用机制

总之，NBC保护层可以有效改善电极/电解液的界面，抑制析氢、腐蚀等副反应的活性和锌金属枝晶的生长。在2 mA cm^-2的电流密度下，改性后的锌钛半电池的平均CE接近99%，实现了锌剥离/电镀的高度可逆性。基于NBC@Zn负极组装的全电池也表现出良好的循环稳定性和倍率性能。NBC保护层的创新设计为保护锌金属负极的稳定性开辟了新方向。

图2. 全电池性能

Amino-Functionalized Interfacial Layer Enables an Ultra-Uniform Amorphous Solid Electrolyte Interphase for High-Performance Aqueous Zinc-Based Batteries, Small 2023 DOI: 10.1002/smll.202304094

2. ACS Energy Letters：高性能氮掺杂多孔碳正极的层间距-阴离子匹配准则

锂离子电容器（LIC）结合了电池和超级电容器的优点，可以兼容地提高能量/功率密度。 然而，目前对结构-性能关系的认识限制了碳基电极的进一步发展。

在此，华南理工大学陈国华教授、邓远富教授等人发现层间通道的结构影响氮掺杂多孔碳(NDPC)正极中离子的可及性和选择性。并且通过电化学和光谱测量证明，大的层间通道为不同的阴离子提供了高的渗透性，并重新排列以缓冲体积变化。

相反，狭小的层间通道具有较高的离子选择性，与较大的阴离子相互作用会产生畸变。该工作证明了层间距在NDPCs电双层机制中的重要性。因此，该尺寸效应可成功地应用于开发高级激光器。

图1. 结构表征

具体而言，许多研究都忽略了层间通道对电容行为的尺寸效应，该工作仔细探讨了基于NDPC正极中层间距的重要性。通过电化学性能得到d间距能够控制离子选择性，并且当它们尺寸匹配时有利于离子传输和调节。 通过光谱表征进一步阐明了这一机制，证实层间空间不是固定、孤立的几何限制，而是可以通过离子通道相互作用进行调节，并且可以实时反映整体碳结构。

 因此，应将小离子引入窄缝中以获得更好的结构稳定性和离子可及性。总之，该工作为NDPC的d-间距在EDLC中发挥的重要作用提供了新的见解。

图2.电化学性能

An Interlayer Spacing-Anion Matching Guideline for High-Performance N-Doped Porous Carbon Cathode, ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00924

3. Advanced Functional Materials：调整电解质溶剂化结构和 CEI 薄膜实现持久的 FSI 双离子电池

双离子电池（DIB）是一种很有前途的储能系统，具有高功率特性和快速充电能力。然而，电池的稳定性和倍率性能很大程度上取决于电解质中盐和溶剂的类型。

在此，香港城市大学Denis Y. W. Yu团队研究了采用高温稳定性较好的双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)作为DIB的盐，设计了四种不同浓度(1,3,5和6 m LiFSI (FEC/FEMC = 3:7)，探讨其对石墨基DIB电化学活性的影响。

图1. 电解质的物理化学性质

研究表明，3 M LiFSI氟乙烯碳酸酯/ 2,2,2-三氟乙基碳酸甲酯(FEC/FEMC) = 3:7的电解质，在5C的倍率下循环2000次后，石墨-锂DIB的容量保持率为94.1%。在30C时，DIB的容量为100.4 mAh g ^{– 1}、容量保持率为96.3%。并且通过X射线光电子能谱和活化能计算证明其优异的电化学性能归功于正极电解质界面(CEI)薄层和快速的FSI−输运动力学。

因此，石墨-石墨全电池具有优异的循环和速率性能。但当盐浓度增加到5和6 M时，FSI -嵌入、脱出反应缓慢，这主要是由于溶剂共嵌造成的。研究表明，电解质对DIB的离子转运、表面膜的形成和稳定性起着重要作用。

图2. 全电池电化学性能

Tuning Electrolyte Solvation Structure and CEI Film to Enable Long Lasting FSI−-Based Dual-Ion Battery, Advanced Functional Materials  2023 DOI: 10.1002/adfm.202300305

4. Nano Research: 新型共轭聚二亚酰亚胺钠正极的绿色合成

有机羰基化合物的共轭聚合物因其具有可再生、结构可变性以及在电解质中不溶解等优势，有希望成为储能器件中的电极材料。但是，其溶液合成方法繁琐，分离纯化复杂，需要引入官能团和使用昂贵的催化剂。

在此，郑州大学陈卫华教授、郑金云教授等人通过绿色简便的机械球磨策略成功制备了一种具有优异热稳定性和较低溶解度的新型共轭聚（3,4,9,10苝四甲酰二亚胺）（PPI）。 将其用作钠离子电池正极材料时，PPI表现出强的电化学动力学、较好的倍率性能以及更高的放电容量。

图1. PPI和PTCDI电池的电化学性能

具体而言，该工作通过绿色、简便的固相氧化偶联方法设计并制备了一种具有π-π堆积结构的羰基化合物PPI的新型共轭聚合物。 与单体PTCDI相比，所制备的PPI正极材料的不溶性和热稳定性得到有效提高。 此外，PPI电极表现出优异的倍率性能和极其稳定的长循环性能，在0.2 C下具有超过450次循环的高容量。EIS和GITT测量表明，PPI电极具有优异的动力学性能，具有较小的电荷转移阻力和较大的扩散系数。 

理论计算和电化学表征表明，PPI中的部分C=O基团是钠储存的主要氧化还原活性位点并提供可逆容量。 此外，还通过原位 XRD、原位拉曼、FT-IR、XPS 和 DFT 建模研究了 PPI 电极的存储钠机制，证明了通过羰基的烯醇化反应实现钠离子的有效嵌入/脱嵌。因此， 该研究为合成具有高电导率和低溶解度的共轭聚合物正极材料提供了一种绿色且易于工业化放大的方法。

Green synthesis of novel conjugated poly(perylene diimide) as cathode with stable sodium storage, Nano Research 2023 DOI: 10.1007/s12274-023-5871-z

5. Small ：定向诱导偶极电场促进锌离子脱溶剂化实现高稳定无枝晶锌金属电池

水引起的副反应和不受控制的锌枝晶生长是长期存在的棘手问题，严重阻碍了水系锌金属电池的发展。然而，这些臭名昭著的问题与电解质溶剂化结构和锌离子传输行为密切相关。

在此，中南大学潘安强教授、常智教授等人通过在锌表面构建定向诱导偶极电场，锌离子的溶剂化结构和输运行为都发生了根本改变。 在极化电场内实现垂直有序的锌离子迁移轨迹，逐渐集中的锌离子消除了与水相关的副反应和锌枝晶的生长。因此， 极化电场下的锌金属表现出高的可逆性和无枝晶表面。 

图1. 结构表征及理论模拟结果

具体而言，该工作发现锌金属表面的无机铁电材料可以促进麦克斯韦电场的形成，该电场可以同时调节锌离子的输运行为和溶剂化结构。 得益于垂直有序的锌离子迁移轨迹和逐渐集中的锌离子，麦克斯韦电场下的锌金属可以避免与水相关的副反应和不可控的锌枝晶。 结果显示，当在麦克斯韦电场下循环时，Zn||Zn对称电池的寿命比基于裸Zn的电池长17倍以上（1400小时，在1 mAh cm⁻²、1 mAh cm⁻²下）， Zn||Cu半电池的库伦效率也显着提高至99.9%的超高值。

 此外，可实现2000次循环（约100％容量保持率）的超稳定的NH₄V₄O₁₀||Zn半电池。 特别是在高负载MnO₂（约10mg cm⁻²）和有限N/P比的恶劣条件下，所制备的实用级MnO₂||Zn软包电池在150次循环后仍保持其初始容量的87.9%。因此，这一发现将极大地促进了各种实用金属电池的发展。

图2. 电池性能

Aligned Dipoles Induced Electric-Field Promoting Zinc-Ion De-Solvation toward Highly Stable Dendrite-Free Zinc-Metal Batteries, Small  2023 DOI: 10.1002/smll.202303457

6. Nature Communications：贫水水凝胶电解质助力锌离子电池

固态聚合物电解质（SPE）和水凝胶电解质（HPE）被开发为锌离子电池（ZIB）的电解质。水凝胶可以保留水分子并提供高离子电导率；然而，它们含有许多自由水分子，这不可避免地会在锌负极上引起副反应。SPE可以提高负极的稳定性，但它们通常拥有低的离子导电性，并导致高阻抗。

在此，香港城市大学支春义教授、中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院金旭高级工程师等人开发了一种贫水凝胶电解质，旨在平衡离子转移、负极稳定性、电化学稳定性窗口和电阻。

图1. Zn||MnHCF电池的电化学性能

具体而言，该工作选择了一种聚合物两性离子（PZI）作为聚合物骨架，其中磺酸盐终端结合了亲水和亲锌的特性，锌盐作为配位单元发挥作用。研究显示，磺酸盐阴离子作为氢键受体的功能，可以被水分子润滑，以促进锌离子的解离，并增强水分子的电化学稳定性。所设计的贫水水凝胶电解质在贫水含量（20wt%）下提供了一个宽的电压窗口和2.6 × 10^-3S cm^-1的离子传导率。全电池表现出可忽略的产气和优秀的循环性能，在5C和1C的条件下分别达到4000次和1500次。

此外，贫水水凝胶电解质表现出对电极的高粘附性，在柔性的ZIBs中提供了牢固的界面。总体而言，贫水水凝胶电解质的设计在HPE和SPE之间提供了一个重要的平衡，以获得高稳定性和离子传导性。

图2. 附着力表征

Lean-water hydrogel electrolyte for zinc ion batteries, Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-39634-8

7. 支春义AM：实现14500次循环锌/钾混合电池的完全活化和相变 Kfemnhcf

铁氰酸盐被认为是锌和锌混合电池的优良正极材料，特别是普鲁士蓝类似物(PBA)。然而，PBA的发展受到容量小(<70mAhg^-1)和寿命短(<1000个循环) 的阻碍。

在此，香港城市大学支春义教授团队通过富含OH的水凝胶电解质实现了完全活化、相转变Kfemnhcf用于Zn/K混合电池，并实现了14500次稳定循环。首先，该工作采用聚丙烯酰胺@D(+)-葡萄糖一水合物(PAM@DM)制备了富含羟基的水凝胶，由于含有大量-OH官能团的DM的存在使其亲水性增强。

此外，将乙二醇(EG)与溶液电解液(1M KSO₃CF³⁺1M Zn(SO₃CF₃)₂)混合，制备了PAM@DM水凝胶电解质(EG PAM@DM)。PAM@DM非常适合用于组装的ZKHBs水溶液，表现出优异的性能。

图1. 活化C-配位铁和相变Kfemnhcf

具体而言，该工作以PBA为正极，采用低成本、富含羟基的水凝胶电解液和扩展的电化学ESW组装水系锌钾混合电池。电池表现出优异的电化学性能：14500次超长寿命，在2.66Ag^-1倍率下的高比容量约100mAhg^-1，大的面积容量约1.8mAhcm^-2，高放电平台1.7V-1.9V。

这些结果归因于富OH水凝胶电解液的三个特性：(1)基于水凝胶电解液的扩展ESWs；(2) Kfemnhcf在富含OH的水凝胶电解液中完全相变，保持了稳定的晶体结构；(3)水凝胶电解液的粘附性强，抑制了正极材料的脱落/溶解，富含-OH基团使金属离子容易去溶剂化，导致高度可逆的嵌入/脱嵌。因此，该工作开发的低成本水凝胶电解质充分促进了PBAS的活性中心，并增强了离子在PBAS中的解溶和扩散，以实现高容量、高稳定的电压平台和卓越的循环性。

图2. 电化学性能

Completely Activated and Phase-Transformed Kfemnhcf for Zn/K Hybrid Batteries with 14500 Cycles by an OH-rich Hydrogel Electrolyte, Advance Materials DOI:10.1002/adma.202304878 

8. Energy & Environmental Science：用于先进储能的共价三嗪框架：挑战和新机遇

与储能系统中使用的无机电极材料相比，有机电极材料具有多个优势，包括轻质性质、结构可控、高比容量、可用自然资源广泛以及可回收性。然而，其低离子电导率和随时间降解的敏感性导致性能较差和寿命较短。CTFs是一种共价有机框架，具有可控的孔隙度、可修改的结构和多功能的优势。其特点是具有刚性的三嗪(C3N3)连接单元，具有良好的热和化学稳定性，使它们能够在循环时抵抗结构变形。近年来，共价三嗪框架(CTFs)已成为有机电极发展的一种有效策略。

在此，安徽大学张朝峰教授和澳大利亚阿德莱德大学郭再萍院士、张仕林研究员等人综述了CTFs在储能技术中的应用，重点介绍了目前的研究现状、存在的挑战和潜在的未来研究方向。

图1. 储能设备性能提升的可能策略

具体而言，本综述展示了CTFs的比表面积、孔隙密度和尺寸以及分子结构如何通过使用预先合成的功能化策略来微调储能应用。此外，本综述提出了合成后功能化方法，将CTFs与其他材料(如导电碳、聚合物和金属)结合起来，以创建复合材料，从而在储能应用中获得卓越的性能和耐久性。同时强调了结构和化学修饰对CTFs储能性能的重大影响，为先进储能材料的设计提供了见解。

总之，CTFs为可充电储能系统的实际部署提供了一个有希望的途径。设计具有高离子电导率和稳定性的CTFs，以及改进具有定制功能的CTFs的可控合成，对储能系统的成功部署至关重要。应继续努力开发具有新颖拓扑结构的CTFs，并对影响性能的参数有更深入的了解。CTFs具有的结构可设计性、可加工性、化学和热稳定性、可回收性，甚至生物相容性都推动了人们的兴趣。因此，本综述为未来CTFs的各种应用提供了有价值的架构设计思想。

图2. CTFs基材料储能面临的挑战与机遇

Covalent Triazine Frameworks for Advancd Energy Storage: Challenges and New Opportunities, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee01360j