周豪慎 ，南京大学教授，博士生导师。长期从事锂离子电池、金属锂二次电池、钠离子电池、固态电池等动力电池和储能电池的研究和开发。先后在Nat. Mater.，Nat. Energy，Nat. Catal.，Nat. Commun.，Joule，EES，Angew，JACS，AM等国际著名期刊上发文500余篇，他引超过38000次，H因子108，取得国内外专利50余项。（个人信息来源于网络） 4月7日至9日，周豪慎教授团队先后在国际著名期刊Adv. Sci.和AM上发表重要成果，下面小编简单概述了两项工作以供大家参考！ Adv. Sci.：协同阴阳离子氧化还原实现高稳定的钠离子电池层状正极
钠离子电池通常被认为是大规模储能有希望的候选者。层状铁/锰氧化物正极由于元素丰度和高理论容量而受到广泛关注。然而，由于在连续的钠释放和吸收过程中，锰溶解和铁迁移的趋势，这些材料的电化学性能通常会发生显著下降。 周豪慎教授、郭少华教授 等提出了一种在层状Mn/Fe基正极Na2/3 Fe2/3 Mn1/3 O2 （NFM）中通过Li取代协同阴阳离子氧化还原的策略，以抑制过渡金属离子电化学活性的过度使用所导致的结构退化，同时实现晶格应变的降低和电化学性能的提高。结果表明，获得的Na0.8 Li0.2 Fe0.2 Mn0.6 O2 （NLFM）由于Li取代而显示出至少三个优势：首先，NLFM在空气中暴露1个月，甚至在水中浸泡1周后仍显示出令人印象深刻的结构稳定性，而在空气和水中储存后，NFM中明显出现了一个新相。第二，密度泛函理论(DFT)计算、软X射线吸收光谱(sXAS)和 X 射线光电子能谱(XPS)的结果证明，NLFM的氧氧化还原过程被激活，从而可提供更高的比容量。最后，NFM的有害相变在NLFM中被显著抑制，这有助于快速的Na+ 传输和更好的循环性能，此外，可忽略的Mn溶解、不可见的Fe迁移和晶格应变也得到证实。 因此，NLFM表现出增强的电化学性能，表现为≈165 mAh g-1 的高可逆容量、提升的容量保持率（在200 mA g-1 下经过100次循环后为98.3%）和强大的容量恢复能力。这些发现加深了对阴离子和阳离子氧化还原协同作用的理解，并为设计用于钠离子电池的高稳定性层状正极提供了新的见解。 Synergetic Anion–Cation Redox Ensures a Highly Stable Layered Cathode for Sodium-Ion Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202105280 AM：通过构建可充电池的电极正面定制阳离子的溶剂化鞘层
阳离子（如Li+ 、Na+ 、Zn2+ ）溶剂化鞘层内的溶剂分子很容易脱氢，尤其是与高压正极结合时，这会导致有害的电解质分解，最终加速可充电池的容量衰减。盐和阳离子之间经常采用溶剂化策略来提高电解质的稳定性。然而，在制备高浓度电解液时添加额外剂量的昂贵盐、添加剂/共溶剂所带来的成本挑战，在一定程度上阻碍了它们的进一步利用。在电极表面引入基于多孔材料的电极正面，即使是在稀电解液中，也可以将高能态脱溶剂化溶剂从反应性电极转移到非导电多孔材料表面，从而消除脱溶剂化溶剂和电极材料之间的接触机会，并大大减少与溶剂相关的分解问题。 周豪慎教授、乔羽博士 等简要回顾了通过构建可充电池的各种电极正面来定制阳离子（溶剂化金属离子：例如溶剂化Li+ 、Zn2+ ）的溶剂化鞘的研究进展。首先，展示了关于引入电极正面的重要性以及如何使用电极正面促进溶剂化阳离子的脱溶剂化过程的机制。然后，仔细筛选和选择几种多孔材料和电解液，以实施脱溶剂化过程，并生产用于可充二次电池的脱溶剂化电解液（部分脱溶剂化和完全脱溶剂化电解液）。最后，详细讨论了通过构建电极正面来定制阳离子溶剂化鞘的的未来挑战和机遇。由于这是一个非常有趣但尚未完全开发的研究领域，因此可以做出更多的研究努力。最后，根据过去在该领域的经验，作者认为需要加强以下几个方面： （1） 承认该领域已经获得了一定的进展，但是，这种新报道策略的利用仅用于锂金属电池和锌金属电池。因此，其他电池系统包括钠金属电池/钠离子电池、铝金属电池/铝离子电池、钾金属电池/钾离子电池、镁金属电池/镁离子电池和钙金属电池/钙离子电池同样是使用电解液脱溶剂化策略有希望的候选者。（2） 从方法学的角度来看，由于大多数报道的电极正面由多孔材料和聚合物粘结剂组成，多孔材料颗粒之间的间隙是不可避免的。这些差距可能会在一定程度上破坏脱溶剂化电解液引起的积极影响。因此，为充分利用脱溶剂化电解液，用于调节脱溶剂化电解液的电极正面应具有良好的韧性和柔性，同时具有良好的抗裂性。用MOFs/COFs的前驱体均匀涂覆基材，并使用各种方法，如原位微波合成法、原位气相合成法、光聚合、电聚合法有望制备具有优异韧性和柔性的MOFs/COFs基电极正面。（3） 各种电极正面通道内的脱溶剂化电解液的量对于构建高能量密度电池很重要。考虑到由电极正面通道内获得的聚集电解液配置引起的电化学性能增强，限制在通道内的脱溶剂化电解液越少，相应电池可以提供的能量密度越高。（4） 最后，不限于MOFs，其他多孔材料，如COFs、多孔聚合物、分子筛，甚至多孔液体，在促进各种电池系统的脱溶剂化电解液方面也显示出令人鼓舞的前景。此外，考虑到这些材料的复杂理化性质，受限的脱溶剂化电解液与电极正面通道壁之间的相互作用，以及离子如何通过通道传导需要进一步研究。图1 通过构建二次电池电极正面定制电解液溶剂化鞘层的意义 图2 使用电极正面促进溶剂化阳离子脱溶剂化过程的机制 图3 在有机碳酸酯电解液中使用3Å分子筛基电极正面获得部分脱溶剂化 图4 通过使用3Å分子筛基电极正面实现的积极的效果 图5 在锂金属表面构建UiO-66 MOF基电极正面促使无枝晶锂沉积 Tailoring the solvation sheath of cations by constructing electrode front-faces for rechargeable batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202201339
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