Nat. Commun.：基于有机硫醇原位转化的人工双SEI助力锂硫电池
郑州大学付永柱报道了一种双功能电解质添加剂，即 1,3,5-苯三硫醇 (BTT)，它用于通过原位有机硫醇转化在两个电极上构建固体电解质界面 (SEI)。BTT与锂金属反应形成 1,3,5-苯三硫醇锂沉积在负极表面，实现可逆的锂沉积/剥离。BTT还与硫反应形成覆盖正极表面的低聚物/聚合物 SEI，减少多硫化锂的溶解和穿梭。结果，采用BTT的锂硫电池提供 1239 mAh g-1（基于硫）的放电比容量，以及在 1C 倍率下超过 300 次循环的高循环稳定性。此外，还评估了具有BTT的软包锂硫电池以证明这一概念。该研究构建了一种基于键化学的巧妙界面反应，旨在解决锂硫电池的固有问题。
Artificial dual solid-electrolyte interfaces based on in situ organothiol transformation in lithium sulfur battery. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23155-3
Nat. Commun.：通过硫自由基加成电合成1,4-双（二苯基膦酰基）四硫化物作为可充锂电池正极材料
郑州大学付永柱报道了一种有机多硫化物电极材料，1,4-双（二苯基膦酰基）四硫化物，它是通过电化学氧化二苯基二硫代膦酸合成的，具有P–S单键断裂和硫自由基加成反应。密度泛函理论证明，外部电场通过脱氢和硫沿P-S键轴的迁移触发了二苯基二硫代膦酸的分子内重排。令人印象深刻的是，Li/双（二苯基磷酰基）四硫化物电池表现出2.9 V的高放电电压和稳定的循环性能，500次循环后的容量保持率为74.8%。详细的表征证实了可逆的锂化/脱锂过程。这项工作表明电化学合成为制备先进的功能材料提供了方法。
Electrosynthesis of 1,4-bis(diphenylphosphanyl) tetrasulfide via sulfur radical addition as cathode material for rechargeable lithium battery. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23521-1
Nat. Commun.：Sn基金属有机骨架中配位键的可逆形成实现高性能储锂
南开大学师唯、Rui Si报道了一种通过配位化学和电化学的结合获得高性能锂离子电池负极材料的方法。具体是在Sn节点和锂活性配体之间应用金属有机骨架（MOF）化学来创建两种Sn基MOF。Sn2+与有机配体形成的配位单元不仅能有效利用具有高比容量的丰富活性中心，而且能减缓体积变化，保证可逆反应的长期循环稳定性。重要的是，配体的延伸提高了活性中心的利用率和Sn2(dobpdc)的良好反应动力学，因此，在200次循环中呈现1018 mAh g–1的高可逆容量和优异的倍率性能，其性能优于其他配合物。此外，X射线吸收精细结构表征揭示了配位键在储锂过程中的可逆形成，为进一步了解配位化合物的储锂机理提供了依据。
Reversible formation of coordination bonds in Sn-based metal-organic frameworks for high-performance lithium storage. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23335-1
Nat. Commun.：亚微滴反应器用于锂离子电池正极材料Li3VO4的绿色合成
韩国汉阳大学Won Bin Im报道了一种在低温水蒸气中进行的简便固相反应以及钙掺杂，用于改性钒酸锂作为锂离子电池的负极材料。优化后的材料在电流密度分别为 100、1000 和 4000 mA g-1 下循环 200 次和 1000 次后，分别提供了 543.1、477.1 和 337.2 mAh g-1 的优异比容量，这归因于赝电容的贡献。在本文中，作者还通过实验和理论计算证明了掺杂钒酸锂的增强是由于水蒸气中液滴的颗粒限制以及钙掺杂效应的表面和结构变化所致。
Sub-micro droplet reactors for green synthesis of Li3VO4 anode materials in lithium ion batteries. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23366-8
Nat. Commun.：孪晶界缺陷工程改善了锂离子在快充尖晶石正极材料中的扩散
北京大学深圳研究生院肖荫果、潘锋、德国尤里希研究中心Lei Jin、中科院物理所何伦华故意通过调整合成条件将相当数量的孪晶界引入尖晶石正极。通过高分辨扫描透射电子显微镜和中子衍射分析，阐明了孪晶界缺陷的详细结构，并认为孪晶界缺陷的形成是由于孪晶界周围Mn位的锂原子聚集所致。结合电化学实验和第一性原理计算，作者证明了尖晶石正极中孪晶界的存在使锂离子快速扩散，从而获得了优异的快速充电性能，即在5C和10 C时容量保持率分别为75%和58% 。这些发现证明了一种利用缺陷工程制造快充正极的简单有效的方法。
Twin boundary defect engineering improves lithium-ion diffusion for fast-charging spinel cathode materials. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23375-7
Adv. Sci.：在锂金属图案化沟道中播种银种实现无枝晶锂金属电池
华中科技大学黄云辉、李真开发了一种高度稳定的锂负极，该负极具有播种在图案化沟道中的Ag纳米线（AgNWs）。相互连接的沟道显着增加了锂金属的表面积；同时，沟道内的AgNWs可以作为首选的电化学活性中心，从底部而不是顶部诱导Li的均匀成核和生长。得益于这种独特的结构设计，采用沟道图案化和Ag改性的复合锂负极(D-Ag@Li) 在2 mA cm-2/4 mAh cm-2下实现了超过360次循环的出色循环性能，并且低成核过电位为16 mV。进一步，采用D-Ag@Li负极和LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2及LiFePO4正极组装的全电池，分别在2000次和4000次循环后具有94.2%和74.2%的容量保持率。此外，超声透射图谱显示，基于D-Ag@Li的LFP软包全电池在长时间的循环中没有气体生成，从而证明了作者针对LMBs策略的可行性和有效性。
Sowing Silver Seeds within Patterned Ditches for Dendrite-Free Lithium Metal Batteries. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202100684.
Adv. Sci.：揭示LiH 触发高能NCM523/石墨软包电池热失控的机制
中科院物理所陈立泉、中科院青岛能源所崔光磊分析了使用热稳定双盐电解液的高能5 Ah LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨软包电池的热失控特性。该研究创新性地确定了石墨负极侧存在 LiH，证明 LiH/电解质放热反应和 H2 从负极向正极迁移有助于触发软包电池的热失控，而锂化石墨负极和正极释放的O2只是热失控的加速因素。此外，在绝热和等温环境两种边界情况下循环过程中的热量测定清楚地表明设计高效智能电池热管理系统以避免热量积累的必要性。这些发现将为热失控路线图的绘制和热失控的预防，以及用于高能安全锂离子电池的电解液配方提供有希望的线索。
Uncovering LiH Triggered Thermal Runaway Mechanism of a High-Energy LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/Graphite Pouch Cell. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202100676
Adv. Mater.：用于可扩展储能系统高性能厚电极的基础认识和工程设计
美国德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华、布鲁克海文国家实验室 Esther S. Takeuchi对电极厚度与其他关键设计参数（如活性材料分数和电极孔隙率）的组合效应进行了实际评估，这些参数会影响Li-LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2（Li–NMC622）和锂硫（Li–S）电池两种模型电池系统的电池级能量/功率密度。基于最先进的锂电池，对关键研究目标进行了量化，以实现500 Wh kg–1/800 Wh L–1电池级能量密度，并阐述了同时提高能量/功率输出的策略。此外，在实现可扩展的高能/大功率能量存储系统方面，还突出了剩余的挑战。
From Fundamental Understanding to Engineering Design of High-Performance Thick Electrodes for Scalable Energy-Storage Systems. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202101275
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