1. ACS Energy Letters：双网络电极粘合剂在锂硫电池中的应用

锂硫（Li-S）电池因其高能量密度而被广泛认为是最有前途的下一代储能设备之一。然而，在实际应用之前，S正极的巨大体积变化和循环过程中的多硫化物穿梭造成的快速容量衰减问题仍有待有效解决。

在此，中国科学院青岛生物能源与生物过程研究所崔光磊研究员、张焕瑞团队开发了一种响应网络/充填网络混合（RCB）粘结剂，以解决锂硫电池的瓶颈问题。所开发的粘结剂是通过将透明质酸（HA）水溶液和油性溶液与基于四唑基团的聚丙烯腈和聚乙二醇二叠氮化物共聚物简单混合而制备的。

含有疏水系四氮唑基团的聚合物（称为 PCP）在混合溶液中凝结，形成亚微米级的不规则球形域，作为类似肌丝的束缚网络，而水溶性 HA 则构建了模仿骨骼肌筋膜的响应网络；同时，所形成的响应网络可通过离子键与 PCP 连接，协调束缚网络之间的作用力。RCB 粘结剂具有优异的机械匹配和粘结性能，因此能有效适应 S正极的巨大体积变化。此外，丰富的极性基团（如羧基、酰胺基、氰基和四唑基）使 RCB 粘结剂能够通过强大的锚定效应有效捕获多硫化锂。

图1. RCB 粘结剂在经历应力加载/卸载时的双重网络结构示意图

总之，该工作开发出了一种骨骼肌启发的双网络粘结剂，可用于实用的Li-S 电池。所开发的粘结剂是通过简单地混合 HA 水溶液和 PCP 油性溶液而制备的。研究表明，疏水系五氯苯酚聚合物在混合溶液中凝结，主要形成亚μm大小的不规则球形域，作为类似肌丝的束缚网络，而水溶性 HA 的设计则模仿了骨骼肌的筋膜；同时，双网络之间形成离子键，有利于协调双网络之间的力/变形。

得益于这种仿生设计，RCB 粘结剂具有优异的机械匹配性和粘结性，因此可以适应 S 正极的巨大体积变化。此外，RCB 粘结剂还能通过强大的锚定效应有效捕获多硫化锂。因此，使用有限的 RCB 粘结剂用量（占整个电极薄膜重量的 5 wt %）组装的Li-S 电池在循环和速率性能方面都有显著改善，即使在高 S 负载的情况下也能获得优异的电池性能。

图2. 电池性能评估

Dual Network Electrode Binder toward Practical Lithium–Sulfur Battery Applications, ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01038

2. Carbon：原位生长的碳纳米管连接 Fe/Cu-NC 多面体用于锌空电池

Fe-N-C催化剂被认为是最有前途的氧还原反应（ORR）非贵金属基催化剂，但其活性位点密度低和电子传输能力不足严重阻碍了其在燃料电池和金属-空气电池中的应用。

在此，中南大学刘洪涛教授，高小惠教授以及湖南师范大学杨亚辉等人将原位生长的碳纳米管（CNTs）连接Fe/Cu-N-C多面体作为锌-空气电池（ZAB）应用的电催化剂。具体而言，得益于多面体高度暴露的活性位点、铁铜诱导原位生长的碳纳米管以及铁、铜双金属对吸附/解吸能量的协同优化，Fe/Cu-N-C电催化剂表现出卓越的氧还原性能。

Fe/Cu-Nx 催化中心的超高活性不仅归功于高含量的吡啶和石墨N，还归功于铁原子中心周围增强的电子密度。结果表明，基于Fe/Cu-N-C的ZAB在峰值功率密度、比容量、能量密度和循环稳定性方面远远优于基于Pt/C的商用 ZAB。

图1. 作用机制

总之，该工作通过设计并研究碳纳米管连接的多面体Fe/Cu-N-C ORR电催化剂。其中多面体结构可暴露更多的活性位点，碳纳米管可以显着加强多面体颗粒之间的电子传输。与Fe-N-C、Cu-N-C和商用Pt/C催化剂相比，Fe/Cu-N-C在KOH水溶液中表现出最佳的ORR电催化能力。通过组装可充电ZAB并测试表明，使用Fe/Cu-N-C ORR催化剂的ZAB远远优于使用商用Pt/C ORR催化剂的ZAB。

因此，通过扩大这种全新的碳纳米管连接多面体Fe/Cu-N-C催化剂的规模，该催化剂有望实现在商业ZAB应用中替代贵金属催化剂。

图2. Fe/Cu-N-C 和 Pt/C 作催化剂的 ZAB的电池性能

In-site grown carbon nanotubes connecting Fe/Cu-N-C polyhedrons as robust electrocatalysts for Zn-air batteries, Carbon 2023 DOI: 10.1016/j.carbon.2023.118365

3. Advanced Materials：二维非晶硒化铁硫化物纳米片用于稳定快速钠离子存储

钠离子电池（SIB）由于钠离子的离子半径相对较大，因此电极体积变化大，氧化还原动力学缓慢，这对提高其长期循环性和倍率性能提出了巨大挑战。

在此，国际伊比利亚纳米技术实验室 (INL) Guo Tianqi团队通过简便的湿化学方法成功合成二维非晶硒化铁硫化物纳米片并将其用作钠离子电池负极材料。该纳米片的超薄结构可提供丰富的活性位点，从而提高电极材料的容量和活性。非晶与二维结构的合理结合协同作用，有助于实现良好的钠离子存储。

图1. 二维 a-FeSeS NSs 的结构和形态特征

总之，该工作采用简单的湿化学方法合成了新型二维a-FeSeS NSs。结果表明，所制备的电极具有高效的Na⁺储存性能，在 1 A g^-1电流密度下的容量为 528.7 mAh g^-1，并且具有良好的循环稳定性，这归功于非晶结构、S/Se 共配位和二维形态的协同效应。在 10 A g^-1的电流密度下循环 10000 次后，电极的容量仍能保持在 300.4 mAh g ^-1的水平。

作者进一步证明，这种二维a-FeSeS NSs在储能过程中表现出出色的结构稳定性、可忽略的体积膨胀、高效的可逆反应和高电化学动力学。这些发现为应用二维非晶化策略修饰阴离子提供了可行性，从而为制造具有超高性能和稳定性的下一代电极材料建立了一个新平台。

图2. 使用 a-FeSeS 电极的钠离子全电池的性能

Two-dimensional Amorphous Iron Selenide Sulfide Nanosheets for Stable and Rapid Sodium-ion Storage, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202306577

4. Energy & Environmental Science：四电子转换能力的三元水合共晶电解质助力先进Zn-I₂全电池

目前，基于单一转化反应（I₂/I⁻）的Zn-I₂电池的能量密度和输出电压仍不够理想，从而严重阻碍了其快速发展。

在此，华东师范大学刘少华教授团队提出了一种新颖的电解质设计策略，将低成本的水合盐和无害的中性配体（二甲基砜和烟酰胺）进行简单的配方混合。由此产生的三元水合共晶电解质可实现 2I^–/I₂/2I⁺氧化还原偶的四电子转换和锌的均匀沉积，从而实现几乎创纪录的 Zn-I₂全电池性能。

图2. ZTEs 和 ZW 电解质中 Zn/Zn²⁺的沉积/剥离电化学性能

总之，该工作通过对成本低廉的锌基水合盐和无害的中性配体（二甲基砜和烟酰胺）进行简便的配方调整，开发出了一种新型的锌离子三元水合共晶电解质。研究结果显示，Zn²⁺ 和吡啶/S=O 基团之间强烈的离子-偶极相互作用引发了深共晶效应。优化后的 ZTE 可实现 2I^–/I₂/2I⁺ 氧化还原偶的高度可逆转换，并伴随着四电子转移，形成稳定的 [I(NA)₂]⁺ 成分，从而使传统碘电池的比容量翻倍，并提高了先进 Zn-I₂ 电池的能量密度。

此外，中性配体的亲锌效应和 Zn²⁺ 的独特溶剂化鞘结构与 H₂O 的氢键锁定，有利于均匀沉积和抑制锌负极的腐蚀和钝化。这些独特的优点赋予了 Zn-I₂ 全电池高容量（0.5 A g^-1 时为 412 mAh g^-1）、优异的速率性能和出色的安全性。此外，ZTEs电池的低成本和环保特性使其在大规模应用方面具有优势和巨大潜力。由此可见，这些发现为高能量密度 Zn-I₂ 电池开辟了新方向。

图2. Zn负极结晶重新定向的调节功能和机制

Designing Ternary Hydrated Eutectic Electrolyte Capable of Four-Electron Conversion for Advanced Zn-I2 Full Batteries, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee01567j

5. Energy & Environmental Science：超共形化学机械稳定正极界面用于宽温高能全固态电池

富镍层状氧化物的全固态锂电池（ASSLB）存在固-固界面问题，尤其是在正极侧，从而导致界面传输恶化和性能快速退化。

在此，吉林大学杜菲教授、姚诗余副教授等人报告了一种变革性的机械策略，即在富镍层状金属氧化物和卤化物固体电解质（SE）之间建立超共形（Ultraconformal）正极界面。具体而言，作者采用机械工程方法，在复合正极中形成均匀且超共形的互穿网络，该网络表现出强大的机械性能，具有高模量和硬度，可承受化学机械变形。具有超共形界面的复合正极显示出优异的机械性能，具有很高的杨氏模量和维氏硬度，从而显著抑制了化学机械变形，促进了锂离子和电子的界面传输。

图1. m-NCM@Li₃InCl₆、 s-NCM@Li₃InCl₆和 B-NCM@Li₃InCl₆正极的结构表征

总之，该工作展示了一种简便的球磨策略，通过在 NCM 和 Li₃InCl₆之间建立超共形界面，显著提高了复合正极的电化学性能。这种合理的界面工程能够形成 NCM 和 Li₃InCl₆的连续互穿网络，从而克服了传统的固-固接触问题。复合正极的机械特性首次被揭示为在侵蚀性化学机械驱动力下形成超形正极界面的关键。得益于超共形物理接触，具有超共形正极界面的 B-NCM@Li₃InCl₆电极具有最佳的电化学性能，在 0.1C 时的容量为 216.4 mA h g^-1，初始库仑效率为 91.6%。

此外，即使在零下 20 摄氏度的低温条件下，ASSLB 仍能提供 118.4 mA h g^-1的容量。这些出色的性能可归功于复合正极中卓越的界面动力学性能，在循环过程中不会出现微裂缝和空隙，从而为电子和离子传输提供了有效的途径。

图2. m-NCM@Li₃InCl₆、s-NCM@Li₃InCl₆和 B-NCM@Li₃InCl₆正极的全电池性能

Ultraconformal chemo-mechanical stable cathode interface for high-performance all-solid-state batteries at wide temperatures, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee01551c

6. Science Advances：超分子电解质实现固态电池闭环正极回收

将固态电池（SSBs）分解为物理分离的正极和固体电解质颗粒仍然很密集，用回收材料再制造正极和隔膜也是如此。

在此，劳伦斯伯克利国家实验室Brett A. Helms团队设计了超分子有机离子（ORION）电解质，该电解质在电池工作温度（-40°至45°C）下是粘弹性固体，但在100°C以上是粘弹性液体，这使得能够制造高质量的SSB并在寿命结束时回收其正极。具体而言，与锂金属负极和LFP或NMC正极一起使用ORION电解质的SSB在45°C下运行了数百次循环，容量衰减小于20%。

此外，使用低温溶剂工艺，将正极从电解质中分离出来，并证明重构后的电池恢复了90%的初始容量，并在以84%的容量保持率维持100次循环。

图1. ORION 导体的MD模拟

为了证明Li|ORION|LFP的直接正极回收潜力，作者以40 μA cm⁻²的电流密度进行循环，直到容量保持率为初始容量的~90%。然后拆卸电池并将LFP正极浸入DME中以溶解超分子固态离子导体。将该正极重新组装成回收的Li|ORION|LFP电池，并再次在40 μA cm⁻²下对其进行可逆循环。与直接正极回收之前的容量相比，回收的ORION电池的初始容量约为90%。

值得注意的是，与重构电池第二次循环的容量相比（假设第一次循环是化成循环），回收的LFP正极在100次循环后表现出84%的容量保留率。回收前的容量衰减率为每个循环-0.14%，而回收后的容量衰减率为每个循环-0.19%。因此，直接正极回收实现了与原始LFP正极的衰减率、容量保持率和基本库仑效率相似的长循环性能。

图2. 电池性能和闭环正极回收

Closed-loop cathode recycling in solid-state batteries enabled by supramolecular electrolytes, Science Advances 2023 DOI: 10.1126/sciadv.adh9020

7. Energy Storage Materials：调节不可燃、局部高浓度电解质中的溶剂化结构，增强铝基K电池稳定性

低氧化还原电位的金属钾或石墨负极是钾离子电池(PIBs)负极材料的理想选择，但由于有效钝化层的匮乏，在负极表面连续的还原反应所引起的容量衰减是不可避免的。此外，由于活性负极与可燃电解质的使用，PIB的发展面临潜在的安全隐患。

在此，深圳大学秦磊教授、四川大学肖丹教授等人通过将高氟醚的低极性助溶剂添加到双氟磺酰亚胺/三甲基磷酸钾溶液中，制备了一种阻燃局部高浓度电解质(LHCE)。在LHCE中，独特的电解质溶剂化环境增强了阴离子与阳离子之间的相互作用，促进了具有自加速界面动力学阴离子衍生固体电解质界面(SEI)的形成，与传统的碳酸盐基电解质相比，最大限度地减少了SEI溶解。

结果显示，未改性的Al基底可以保持3400 h以上（超过800次循环）的稳定循环且具有高可逆性（98%），并且石墨负极保持了长时间的循环稳定性（超过300次循环），具有高可逆容量（257.6 mAh g⁻¹）和容量保持率（0.2C时为92.6%）。

图1. K/Gr半电池的电化学性能

总之，该工作为在Al基底上实现K电镀/剥离和Gr中的K储存，配制了一种不易燃的LHCE。LHCE不仅展示了HCE在初级溶剂化鞘中强烈的阴阳离子相互作用的特点，而且表现出LCE的低成本。同时，LHCE在5.2 V以上（相对于 K/K）表现出高抗氧化性，并且由于初级溶剂化鞘中的游离溶剂较少，因此抑制了Al腐蚀。

受益于SEI形成过程中FSI++−阴离子优先分解以及TMP_LHCE中无法形成溶剂化电子，所产生的均匀且稳定的SEI可以钝化反应性K和K-GIC负极，且SEI溶解量更少。通过对K/Al半电池的界面动力学分析，在K负极上发现了自活化SEI过程，初始循环后K循环过电位和SEI电阻均降低，对相间稳定有很好的意义。

最后，该工作进一步展示了由K-GIC或K金属负极和PB正极组成的所有基于铝集流体的全电池的概念验证，并突出了良好的循环性能和高CE可逆性。因此，该项工作有望促进对电解质溶剂化化学的更好理解，并推动用于安全和高性能K电池的不易燃电解质系统的开发。

图2.全电池性能

Tunning solvation structure in non-flammable, localized high-concentration electrolytes with enhanced stability towards all aluminum substrate-based K batteries, Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102923

8. Nano Letters：自清洁首层溶剂化鞘层用于稳定高镍正极电极电解质界面

在商用LiPF₆-EC/DEC电解质中，EC脱氢产生的质子物种将进一步与LiPF₆反应，在正极表面生成不利的PF₃O与Li_xP_yF_z物种。通常引入电解质添加剂在正极表面生成保护性正极电解质界面。这种界面“被动地”阻隔HF等酸性物质但并不能有效缓解电解质/正极界面副反应。

在此，天津大学孙洁教授，Han xinpeng等人提出一种新策略，即通过首层溶剂化鞘层调控赋予电解质自清洁功能，有效清除电解液中的活性有害物质并进一步稳定正极电解质界面。

这种溶剂化鞘层具有以下优势：首先，首层溶剂化鞘层表现出对HF与PF₅较高的溶剂化能及所生成新的溶剂化鞘层具有较高的抗氧化性；其次，新的溶剂化鞘层在高镍正极表面生成稳定的固态电解质界面，有效抑制过量LiPF₆降解引起的界面副反应。该策略可稳定高镍正极/金属锂半电池与高镍正极/石墨全电池体系。

图1. 高镍正极表面LiPF₆基电解质自催化降解与盐降解以及首层溶剂化鞘层调控示意图

总之，该工作提出一种新策略即通过调控电解质首层溶剂化鞘层赋予电解质自清洁功能，有效清除电解质中活性有害组分并进一步稳定正极电解质界面。基于此构筑的高镍正极/金属锂半电池与高镍正极/石墨全电池具有更佳的循环性能。有效的自清洁策略将推动具有独特物化性质的先进电解质的研究，为下一代高性能锂离子电池提供潜在的研究途径。

图2. 高镍正极/石墨全电池循环性能

Self-Purifying Primary Solvation Sheath Enables Stable Electrode–Electrolyte Interfaces for Nickel-Rich Cathodes, Nano Letters 2023 DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01679