强强联手！2020年斯坦福大学鲍哲南、崔屹共同做了这些工作！

教授简介

鲍哲南，斯坦福大学化学工程系教授，化学工程系主任，美国工程院院士，AAAS、ACS、MRS、SPIE、ACS POLY和ACS PMSE会士。1987年考入南京大学化学系；1995年获得芝加哥大学化学系博士学位后进入贝尔实验室工作；2004年加入斯坦福大学化学系任教；2010年作为创始人之一创办C3 NANO公司，任董事会成员，主要开发能够商业化使用的柔性透明电极。曾获奖项包括：ACS中央科学颠覆者和创新者奖（2020）、ACS Gibbs奖章（2020）、奥地利联邦科学部长Wilhelm Exner奖章（2018）、欧莱雅—联合国教科文组织女科学家奖（2017）、ACS应用聚合物科学奖（2017）、ACS创新聚合物化学奖（2013）、ACS Cope学者奖（2011）、影响世界华人大奖（2011）、英国皇家化学会贝尔比奖（2009）、IUPAC应用聚合物科学创新奖（2008）、斯隆研究奖（2006）等。

其目前的主要研究方向为用于电子设备的有机和碳纳米材料，致力于利用化学、物理和材料科学的基本原理，开发柔性、可伸缩电子和能源设备。在Science、Nature等国际著名期刊上已发表论文超过600篇，被引次数11万+，H指数为169。担任Chemical Science、Polymer Reviews、Synthetic Metals副主编，Advanced Materials、Advanced Energy Materials、ACS Nano、Accounts of Chemical Reviews、Advanced Functional Materials、Chemistry of Materials、Chemical Communications、Journal of American Chemical Society、Nature Asian Materials、Materials Horizon和Materials Today编委会成员。

课题组主页：https://baogroup.stanford.edu/

教授简介

崔屹，斯坦福大学材料科学与工程系教授，《Nano Letters》副主编，MRS、ACS、APS、ECS、NYAS、AAAS和IEEE会士，美国湾区太阳能光伏联盟和美国电池500联盟的主任。1998年就读于中国科学技术大学，1998-2002年就读于美国哈佛大学，2003-2005年间在加州大学伯克利分校从事博士后研究工作并于2005年任职于斯坦福大学材料科学与工程系助理教授，2010年获得了终身教授职位。先后在Science、Nature、Nature Nanotechnology、Nature Materials、Nature Chemistry、Nature Energy、Joule、JACS等世界顶级期刊发表高水平论文600余篇，H指数为209。2014年被汤姆斯路透评为材料科学领域排名第一的“当今最热研究人员”。所获奖项包括: ECS Battery Technology 奖（2019）、International Automotive Lithium Battery Association’s Research 奖（2019）、Dan Maydan in Nanoscience 奖(2019)、Nano Today奖(2019)、Blavatnik国家奖(2017)、MRS Kavli Distinguished Lectureship in Nanoscience 奖(2015)、the Sloan Research Fellowship奖(2010)、KAUST Research 奖(2008)、ONR Young Research 奖 (2008)、Technology Review World Top Young Innovator 奖(2004)。目前，已创立三家公司来实现团队技术商业化:Amprius Inc.、4C Air Inc.和Enovate Technology Inc.。

课题组主页：http://web.stanford.edu/group/cui_group/index.htm

下面小编就来盘点一下2020年两位大佬联手所做的科研工作，以供大家学习和参考！

J. Am. Chem. Soc.：一类具有高电化学稳定性和高离子导电率的新型氟代醚电解液

提高电池能量密度是便携式电子产品和交通工具等应用领域的迫切需求。然而，许多新一代电池受到电解液选择的限制，因为大多数电解液虽然具有高离子电导率但电化学稳定性较差。例如，醚类电解液具有较高的离子导电性，但在4 V以上氧化不稳定，从而阻止了使用具有更高能量密度的高压正极。相比之下，氢氟醚（HFEs）具有很高的氧化稳定性，但不溶解锂盐。

在这项工作中，斯坦福大学鲍哲南教授、崔屹教授合成了一类新型氟代醚电解液，它将HFEs的氧化稳定性与醚在单一化合物中的离子导电性结合起来。研究发现，在30℃时，其电导率高达2.7×10^-4 S/cm，氧化稳定性高达5.6 V。与典型的醚相比，这些化合物还显示出更高的锂迁移数。此外，作者利用核磁共振（NMR）和分子动力学（MD）分别研究了它们的离子传输行为和离子溶剂化环境。最后，证明了这种新型电解液可以与富镍层状正极（NCM811）配合使用，可在C/5的电流密度下获得100次以上的循环。设计具有高离子导电性和高电化学稳定性的新分子是下一代电池合理设计的新途径。

A New Class of Ionically Conducting Fluorinated Ether Electrolytes with High Electrochemical Stability. J. Am. Chem. Soc. 2020. DOI: 10.1021/jacs.9b11056

Chem. Soc. Rev.：可伸缩的电化学储能装置

电子设备与人体之间日益密切的接触，使得能够顺应和适应皮肤的可伸缩储能装置的发展成为必然。因此，近年来可伸缩电池和超级电容器的发展受到了广泛关注。

在此，斯坦福大学鲍哲南教授、崔屹教授综述了电池和超级电容器的一般工作原理以及使这些器件具有可伸缩性的要求。深入分析了将传统刚性电化学储能材料转换为可伸缩形状的不同策略。即讨论了应变工程、刚性几何形状、类纤维几何形状和固有伸缩性的策略。每种策略都涵盖了广泛的材料，包括聚合物、金属和陶瓷。通过比较这些不同材料策略实现的电化学性能和应变能力，可以对实现可伸缩电化学储能的最有前景的策略进行并排比较。最后展望了可伸缩超级电容器和电池的未来发展和面临的挑战。

Stretchable electrochemical energy storage devices. Chem. Soc. Rev. 2020. DOI: 10.1039/d0cs00035c

Nature Energy：电解液溶剂的分子设计可实现高能量和长循环锂金属电池

电解液工程是发展锂金属电池的关键。虽然最近的工作改善了锂金属的可循环性，但仍然缺乏一种合理的电解液设计方法。

在此，斯坦福大学鲍哲南教授、崔屹教授提出了一种电解液的设计策略，使无负极锂金属电池在标准浓度下的单溶剂单盐电解液中运行。合理掺入-CF₂-单元得到的氟代1,4-二甲氧基丁烷作为电解液溶剂。与1 M LiFSI配合，该电解液在溶剂化鞘层中具有独特的Li–F结合和高阴离子/溶剂比，与锂金属负极（库仑效率 ~ 99.52%，并可在5圈内快速活化）和高压正极（约6 V稳定性）具有极好的相容性。因此，50 μm厚的Li||NMC电池在循环420次后仍保持90%的容量，平均库仑效率为99.98%。工业无负极软包电池在循环100次后可达到约325 Wh kg⁻¹的单电池能量密度和80%的容量保持率。这种电解液设计理念为高能量、长循环寿命锂金属电池提供了一条有前途的道路。

Molecular design for electrolyte solvents enabling energy-dense and long-cycling lithium metal batteries. Nature Energy 2020. DOI: 10.1038/s41560-020-0634-5

Cell Reports Physical Science：锂金属负极人工固态电解质中间相的设计原理

锂金属是一种很有希望为下一代电池提供高能量密度的负极材料。然而，由于其循环效率低，形成了不稳定的固态电解质界面（SEI），因此一直没有得到应用。传统液态电解质形成的SEI是不均匀的，在循环过程中容易开裂，从而形成枝晶和死锂，并进一步破坏电极性能。为解决这些问题，人们努力用人工SEI代替天然SEI。

在这里，斯坦福大学鲍哲楠教授、崔屹教授基于对SEI失效机制的理解来讨论人工SEI的关键设计原则，确定了成功的人工SEI的三个关键原则：1）机械稳定性，可以是高强度或具有适应性；2）具有中等电导率甚至单离子传导的空间均匀Li⁺传输；3）化学钝化以减轻锂与电解质的寄生反应。此外，对最近开发的人工SEI的精选示例进行了分类和阐述。最后，对人工SEI设计的发展方向进行了展望。

Design Principles of Artificial Solid Electrolyte Interphases for Lithium-Metal Anodes. Cell Reports Physical Science 2020. DOI: 10.1016/j.xcrp.2020.100119

J. Am. Chem. Soc.：束缚有机阳离子的可流动聚合物界面实现锂金属的稳定沉积

许多储能装置都面临的一个基本挑战是：复杂的电极-电解质界面电化学会影响库仑效率、倍率性能和循环寿命。特别是在高能量密度锂金属电池中，充放电过程会造成金属负极结构的不均匀性，从而导致电池因短路和容量衰减而失效。

在此，斯坦福大学鲍哲楠教授、崔屹教授利用比Li⁺还原电位更低的有机阳离子与聚合物链结合形成聚离子液体（PIL）涂层来构建电响应聚合物界面，从而均匀电极表面的电场分布，促进均匀的锂沉积，并提高锂金属电池的循环性能。研究发现，与裸锂金属电池相比，这一策略可以使高压锂金属电池的长期循环寿命延长至少两倍。

A Cation-Tethered Flowable Polymeric Interface for Enabling Stable Deposition of Metallic Lithium. J. Am. Chem. Soc. 2020. DOI: 10.1021/jacs.0c09649

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强强联手！2020年斯坦福大学鲍哲南、崔屹共同做了这些工作！

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