锂电周报：张强、汪国秀、周豪慎、彭慧胜、胡陈果、黄少铭、王佳平、丁书江等最新成果！

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1、ACS Energy Lett.：交联的MOF链为固态电池提供连续的离子传输
锂电周报：张强、汪国秀、周豪慎、彭慧胜、胡陈果、黄少铭、王佳平、丁书江等最新成果！
广东工业大学黄少铭、张琪等人将MOF（Zr-BPDC-2SO3H）链生长在细菌纤维素（BC）纳米纤维上，开发了一种新型固态电解质（SE），交联的MOF链可形成连续的离子传输网络。研究显示，交联MOF链在25°C下表现出7.88 × 10–4 S cm–1的高离子电导率、单离子输运能力（tLi+=0.88）、高达5.10 V的宽电化学窗口达、良好的界面相容性以及抑制锂枝晶的能力。最重要的是，与没有采用这种设计的固态电池相比，采用交联MOF链制备的固态电池比容量提高了100%以上，并且在 3 C下具有稳定的循环性能。这项工作为开发具有多孔离子导体的高性能SE提供了一个很好的策略。
Cross-Linked Chains of Metal–Organic Framework Afford Continuous Ion Transport in Solid Batteries. ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c00583
2、Nano Energy：液态合金电解液添加剂诱导梯度SEI助力高倍率锂金属电池
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重庆大学胡陈果、武汉理工大学赵焱、Kangning Zhao等人采用液态合金GaSnIn作为电解液添加剂，制备了表面富含柔性聚碳酸酯和内部富含低Li+偏摩尔体积无机LiF组成的梯度SEI。初步计算证实液态合金GaSnIn作为电解液添加剂有利于LiPF6的初始分解，并导致梯度SEI层的形成。在Li||Li半电池试验中，成功地实现了Li金属的致密沉积，通过这种方式，液态合金 GaSnIn 作为电解液添加剂大大提高了循环性能，尤其是在高倍率 (10 mA/cm2）。在锂负极与电解液的界面形成梯度SEI层，大大降低了电压极化，有效地提高了库仑效率。在Li||LFP电池中，液态合金GaSnIn保护的锂金属负极在高面积容量（3 mAh/cm2）下实现了长循环寿命（＞2500 次循环）下的高平均库仑效率（99.06%）。这些结果加深了对液态合金作为有效抑制枝晶的有前途的电解液添加剂的理解，使实用的锂金属电池成为可能。
Gradient SEI layer Induced by Liquid Alloy Electrolyte Additive for High Rate Lithium Metal Battery. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106237
3、Adv. Sci.：通过空间限制羟基将聚乙二醇基聚合物电解质的氧化电位提高至 4.36 V
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清华大学王佳平等人报道了一种具有与液体电解液相当离子电导率（0.7 mS cm–1）的凝胶电解质。首先通过具有环氧基的聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDE）与具有氨基的聚醚胺（PEA）的开环反应，制备了交联聚乙二醇基树脂（c-PEGR），然后在液态电解质（1 M LiPF6-DMC/FEC）中溶胀c-PEGR聚合物骨架可获得凝胶电解质。在聚合物主链中，羟基被限制在交联结构中，移动自由度有限，大大降低了聚合物电解质的整体反应活性，从而使其氧化电位提高到4.36 V。结果，采用c-PEGR凝胶电解质的LCO||Li电池在截止电压高达4.35 V时表现出令人印象深刻的性能。此外，作者首次提出了一种准静态线性扫描伏安法（QS-LSV）方法来准确测量聚合物等低电导材料的氧化电位和电化学稳定性窗口，其具有准确度高、测试时间短的优点。这项工作为选择用于高压柔性锂离子电池的聚合物电解质提供了新的见解和研究技术。
Boosting the Oxidative Potential of Polyethylene Glycol-Based Polymer Electrolyte to 4.36 V by Spatially Restricting Hydroxyl Groups for High-Voltage Flexible Lithium-Ion Battery Applications. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202100736
4、Angew：通过纳米级锂离子吸附实现锂金属负极在 60 mA cm-2 和 60 mAh cm-2下工作
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复旦大学彭慧胜、王兵杰等人合成了一种电负性石墨烯量子点并将其组装成超薄层覆盖在锂金属表面，该层能够在纳米尺度上有效地吸附锂离子到锂金属上，以完全缓解锂离子消耗。研究显示，受保护的锂负极在60 mA cm-2的电流密度和60 mAh cm-2的面积容量下，可实现1000h以上的长期可逆锂沉积剥离。此外，受保护负极的实施允许构建具有增强倍率能力和循环性能的锂空气全电池。
Lithium metal anodes working at 60 mA·cm-2 and 60 mAh·cm-2 through nanoscale lithium-ion adsorbing. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202106047
5、Adv. Energy Mater.：面向具有高压正极材料的高性能全固态锂电池：固态电解质、正极界面和复合电极的设计策略
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高压全固态电池（ASSLB）被认为是最有前景的下一代电池。虽然其研究取得了重大进展，但其发展仍面临多重挑战。为进一步有效地、有针对性地开展高压ASSLB的研究，迫切需要对近年来的研究进展进行总结。
华南理工大学邓远富、张磊等人从固态电解质的改性、界面挑战及其相应的正极解决方案、高压复合正极的实际应用设计等方面综述了近年来高压ASSLB的研究进展。最后，作者对目前的研究现状进行了展望，旨在为今后高压ASSLB的发展提出可能的研究方向。
Toward High Performance All-Solid-State Lithium Batteries with High-Voltage Cathode Materials: Design Strategies for Solid Electrolytes, Cathode Interfaces, and Composite Electrodes. Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202003154
6、Adv. Funct. Mater.：均匀的Li+通量分布使高稳定和耐高温锂负极成为可能
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东北师范大学吴兴隆等人成功开发了一种由平行排列的多孔碳纤维（PAPCFs）交联的轻质碳支架，以构建高度稳定和耐温的混合锂碳负极（HLCA）。正如多物理场模拟所证实的那样，与普通碳纤维 (CCF) 相比，碳纤维的平行排列模式可以更有效地均匀电场和Li+通量分布。此外，PAPCFs的高比表面积(522 m2 g–1 ) 多孔性质大大降低了碳表面的有效电流密度，导致电化学Li+还原动力学缓慢，从而减轻了电极界面附近的浓差极化，产生了均匀稳定的SEI层。得益于排列模式和稳定的SEI层的协同作用，PAPCFs具有出色的结构和界面稳定性，即使在 低温条件下也能实现均匀的锂成核/生长。因此，获得的锂金属负极可提供高达15 mAh cm-2的高面积容量、超长寿命（4 mA cm-2，4800次循环）、≈21 mV的极低电压滞后、1000 次循环后863.9 mAh g-1的高实际可用比容量，以及在低温下的长期稳定工作。与商用LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极和普通碳酸酯电解液相结合，相应的实用电池也具有超长寿命和出色的低温功能。
Homogeneous Li+ Flux Distribution Enables Highly Stable and Temperature-Tolerant Lithium Anode. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202102158
7、Angew：阳离子-溶剂全配位电解液实现高能量密度锂硫全电池固固转化
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日本产业技术综合研究所(AIST)周豪慎等人通过MOF改性将溶剂/盐（DME/LiTFSI）摩尔比提高至1:1，合理设计了一种阳离子-溶剂全配位醚类电解液，以同时解决锂负极和S@pPAN正极的问题。拉曼光谱显示出高度抑制的溶剂活性和完全配位的阳离子-溶剂结构。因此获得了具有 99.34% 高可逆性的均匀且圆边的锂电沉积物。此外，阳离子-溶剂完全配位的醚类电解液通过消除LiPS溶解和对电解液量的依赖，可使S@pPAN正极发生可逆的固相氧化还原反应。最后，在少锂金属过量（0.4倍）和超贫电解液设计（1µL mg-1）条件下，实现了长寿命Li-S@pPAN 软包电池，其能量密度可达394 Wh kg-1（根据电极和电解液质量计算）。
Designing cation-solvent fully coordinated electrolyte for high-energy-density lithium-sulfur full cell based on solid-solid conversion. Angew. Chem. Int. Ed. 2021. DOI: 10.1002/anie.202106788
8、Angew：电流密度调节锂金属定向沉积用于长循环寿命锂金属电池
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西安交通大学丁书江等人介绍了一种新的“定向生长”策略，来抑制枝晶生长。其特点是将主要沉积界面从负极/隔膜界面转移到负极/集流体界面。具体是在集流体和负极（LCL-bottom）之间放置了一层纤维素/石墨烯-碳复合气凝胶（CCA），该层作为电荷组织者者，诱导了更高的表观电流密度，并促使锂沉积在负极/集流体界面上。电极的原位和非原位图像都表明电池的负极部分已经翻转；新沉积的颗粒面向集流体，光滑的表面面向隔膜。半电池和全电池的电化学特性表明，LPF全电池在1000次循环后仍能保持94%的初始容量。
Current-density regulating lithium metal directional deposition for long cycle-life Li metal batteries. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202105831
9、Adv. Mater.：锂硫电池的进展：从学术研究到商业可行性
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清华大学张强、悉尼科技大学汪国秀、Dawei Su等人全面概述了过去60年来Li-S电池的发展和进步，重点集中于过去十年取得的成就。作者首先阐述了Li-S电池的原理和面临的挑战，然后回顾了解决这些问题和提高Li-S电池性能的设计策略。这些设计策略可分为5个部分：硫正极基体设计、隔膜改性、粘结剂改进、电解液优化和锂金属保护。最后，还总结了当前Li-S电池的商业应用，并为大规模实际应用提供了未来发展的前景和展望。
Advances in Lithium–Sulfur Batteries: From Academic Research to Commercial Viability. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202003666.

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