1. Nano Energy：稳定双电极电解质界面实现4.7V高压 Li||LiCoO₂ 电池

将截止电压提高到 4.65 V 以上可显著提高 LCO 电池的能量密度，但随之而来的不可逆内部结构劣化和界面上的严重副反应会加速容量衰减。高电压 LCO 电池的应用要求仍然具有挑战性。

在此，厦门大学杨勇团队将三苯基膦硒（TPPSe）作为多功能添加剂参与电解质，可同时构建稳定的负极/电解质相间层（SEI）和正极/电解质相间层（CEI）薄膜，并增强高压 LCO 电池的耐久性。TPPSe 中的特殊 “双酚键”（Sedouble bond）P基团可在正极侧优先氧化形成 SeOx 和磷酸盐，从而提高 LCO 的高压稳定性，并在负极侧还原形成 Li₂Se 和 Li₃P，使锂（Li）金属负极得到很好的保护。

本研究通过 XPS、TOF-SIMS、STEM、AFM、DEMS 等方法揭示了其作用机理。此外，在含 TPPSe 的电解液中引入了 10 wt% 的 FEC 和 1 wt% 的 HTCN，大大提高了高压稳定性。正如预期的那样，在超高截止电压（4.7 V）和低 N/P 比（1.19）条件下，Li||LCO 软包电池经过 100 次循环后，容量达到 169 mAh g^-1。

图1. 电池性能

总之，该工作将带有功能性”双酚键”（Sedouble bond）P基团的 TPPSe 成功地应用于高压 LCO 电池的碳酸酯基电解质中。在 LCO 正极侧，TPPSe 可优先参与形成带有 SeOx 和 P-O 基团的CEI，大大减轻了界面副反应，显著抑制了 LCO 晶格中劣质 Co 的溶解和气体产生。在锂金属负极方面，由于由 Li-Se 和 P-Li 物种组成的 TPPSe 衍生富无机 SEI，锂沉积形态更加平滑，锂 CE 值更高。因此，在含有 0.2 wt% TPPSe 的电解液中，锂聚合物电池在充电截止电压为 4.65 V 时的循环性能得到了明显改善（500 次循环后容量保持率为 74.1%）。

此外，在含 TPPSe 的电解液中还添加了 FEC 和 HTCN，以增强锂||LCO 全电池的高压耐久性，并将截止电压升高至 4.7 V，0.2% TPPSe-FH 电解液循环 300 次后，电池容量达到惊人的 155 mAh g^-1。因此，该项工作为开发高价值电解质添加剂和实现稳定LCO 的高压电池提供了前景。

图2.添加FEC，HTCN的电池性能

Additive Evolved Stabilized Dual Electrode-Electrolyte Interphases Propelling the High-Voltage Li||LiCoO2 Batteries up to 4.7V, Nano Energy，2023，DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109095

2. Energy Storage Materials：羟基溶液和阴离子受体实现氟化铜电池的可逆转化反应

金属氟化物作为转换反应正极，因其低成本、环保和高能量密度等优点而受到越来越多的关注。其中，CuF₂ 具有较高的理论能量密度（1874 Wh/kg）和转换反应电位（3.55 V vs. Li+/Li），但由于在脱硫化过程中会发生铜的溶解，其可逆性较差。

在此，中国科学院上海硅酸盐研究所李驰麟团队采用富含羟基的氟化铜（Cu₂(OH)₃F）作为转化正极，并结合电解质添加剂工程来解决可逆性瓶颈问题。

其中，羟基的存在可有效抑制Cu²⁺的溶解，并赋予 Cu₂(OH)₃F 分相转化机制，从而提高反应的可逆性和动力学性能。与具有路易斯酸性的硼阴离子受体为基础的电解质相结合，促进了阴离子从 Cu₂(OH)₃F 晶格中的解离和转化，从而进一步提高了循环性能，50 次循环后的可逆容量超过 200 mA h/g。

图1. 制备流程及结构表征

总之，该工作提出了一种富含羟基的铜基氟化物材料（Cu2(OH)3F-c）作为氟化锂电池的转换正极（可逆容量∼500 mA h/g）。OH 的存在能有效抑制 Cu(I) 的溶解，显著提高铜基氟化物的转化反应可逆性。此外，与F相比，OH作为阴离子配体具有更好的电子传导性，有利于改善转化反应动力学。

结果显示，Cu₂(OH)₃F-c 具有分相转换机制，从而导致异质结构界面的增加。LiOH 和 LiF 纳米结构周围更多的多相界面也为离子传输提供了更多潜在途径，并促进了 Cu₂(OH)₃F-c 正极的转化反应动力学。

此外，BAA 策略还用于改善 Li-Cu₂(OH)₃F-c 电池的性能，这主要得益于具有温和路易斯酸性的 BAA 对阴离子（F^– 和 OH^–）从固体晶格中解离和转化的辅助作用。

图2. 电池性能

Enable reversible conversion reaction of copper fluoride batteries by hydroxyl solution and anion acceptor, Energy Storage Materials，2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103073

3. Advanced Materials：双壳纳米笼内的串联催化实现高性能锂硫电池

单原子催化剂（SAC）可有效缓解锂硫（Li-S）电池中多硫化锂（LiPS）的穿梭效应和缓慢的氧化还原动力学，但由于多硫化锂的多步转化需要多功能活性位点进行串联催化，因此其理想性能尚未实现。

在此，北京化工大学刘文团队开发了双壳纳米笼（DSNCs），将分离的、可调的单原子位点作为纳米反应器，触发串联催化，促进锂离子电池的高效电化学转换进而实现高容量和耐用的锂离子电池。内含 Co-N₄ 位点和外含 Zn-N₄ 位点的 DSNC（S/CoNC@ZnNC DSNC）在 1 C 条件下表现出 1186 mAh g^-1 的高比容量，并且在 500 次循环过程中，每次循环的容量衰减率仅为 0.063%。

即使在高硫负载（4.2 mg cm^-2）和低 E/S 比（6 μL mg^-1）的情况下，电池也能显示出卓越的循环稳定性。此外，Li-S 软包电池还能稳定循环超过 160次。

图1. 电池性能

总之，该工作将分离的、可调的单原子位点作为作为纳米反应器促进锂离子电池的串联反应，从而产生了高比容量（1 C 时为 1186 mAh g^-1）、优异的倍率性能（4 C 时为 766 mAh g^-1），以及 1000 次循环后 73% 的容量保持率（每次循环的容量衰减率为 0.025%）。

实验和 DFT 模拟证明，Co-N₄ 和 Zn-N₄ 位点可分别选择性地催化长链 LiPSs和短链 LiPSs的转化，使转化过程中的两个连续反应主要在空间催化性能更好的位点上进行，从而实现了高效的串联催化。因此，该项工作推进了复杂形态单原子催化剂的可控合成，为未来设计多步催化体系提供新的见解和启发。

图2. 机理探究

Tandem Catalysis Inside Double–shelled Nanocages with Separated and Tunable Atomic Catalyst Sites for High Performance Lithium–sulfur Batteries, Advanced Materials，2023，DOI: 10.1002/adma.202310547

4. ACS Nano：碳氧化硅中 Si-O 结构的调控实现长寿命锂金属负极

利用纳米种子引导锂的均匀沉积是抑制锂无序生长的有效策略，其中氧化硅作为一种转化种子备受关注。然而，对氧化硅基种子的研究更多地集中于利用其亲锂性，而较少关注其 Si-O 结构，这可能会导致不同的失效机制。

在此，北京化工大学宋怀河、陈晓红等人通过调整八(氨基丙基硅倍半氧烷)的含量，制备了不同Si-O结构的碳化硅纳米纤维。根据 XANES 和实验观察，富含 C 的 SiOC 具有活跃的 Si-O-C 结构，但在锂化过程中会产生较大的体积变化；而在富含 O 的相中，硅氧四面体结构有助于缓解体积膨胀，但电化学活性较差。

以SiO³C为主的SiOC具有合适的Si-O和硅氧四面体结构分布，可以平衡电化学活性和体积膨胀。这使得宿主在2 mA cm^-2 的电压滞后22 mV条件下显示出超过3740 小时的出色寿命，并且在630 次循环后仍能保持 97 mA h g^-1 的良好容量，在全电池中库仑效率高达 99.7%。

图1. 电化学性能

总之，该工作利用静电纺丝技术制备的超均质碳化硅纳米纤维可用于金属锂负极，实现超长寿命。通过利用 XPS 和 XANES 分析发现，随着 POSS-NH₂ 添加剂含量的增加，富 C 相中以 Si-C 和 Si-O-C 结构为主的 SiO₂C₂ 转变为以 SiO₃C 结构为主的 Si-O-C 和硅氧四面体结构，并最终转变为典型的硅氧四面体结构。SiO₃C 中的 Si-O-C 和硅氧四面体结构平衡了电化学活性和体积膨胀的影响。

因此，在对称电池中，当电流为 2 mA cm^-2 时，可达到3740 小时；当电流为 4 mA cm^-2 时可达到2100 小时；在全电池中，经过 630 次循环后可保持 97.0 mAh g^-1 的显著容量和高的 CE 值（99.7%）。因此，该项研究表明除了亲锂物质本身的亲锂性外，还应考察它们对自身体积膨胀的影响。

图2. 电池性能

Modulation of Si–O Structure in Uniformly Ultrasmall Silicon Oxycarbide for Superior Lifespan of Lithium Metal Anodes, ACS Nano，2023，DOI: 10.1021/acsnano.3c08561

5. Journal of the American Chemical Society：精细电解质和界面化学实现高能无负极可充电钠电池

无负极可充电钠电池是高能量“超锂”电化学存储技术的终极选择之一。由于仅使用正极的活性Na离子，无负极电池的循环寿命通常有限，因为不稳定的电解质化学会阻碍负极的有效镀/剥离Na和层状氧化物正极的高压操作。合理设计电解液以提高其与电极的相容性是实现电池的关键。

在此，中科院化学所万立骏院士、郭玉国等人通过细化两种传统线性醚溶剂的体积比，二元电解质形成阳离子溶剂化结构，该结构有助于Na金属在负极集流体上平坦生长，并适用于P2-/O3型层状氧化物正极的高电压Na（de）嵌入和Na₂C₂O₄补充剂的氧化分解。

无机氟化物，如氟化钠，对金属钠的电镀图案和负极-电解质界面上电镀金属的有效钝化有着重要影响。基于精炼电解质的无负极电池已证明具有高库仑效率、长循环寿命以及声称电池级比能>300 Wh/kg的能力。

图1. 电池性能

总之，该工作通过调控共溶剂的化学组成，二元醚电解质具有的抗还原和抗氧化的溶剂化结构使其获得足够大的电压窗口，为构建高能电池奠定了基础。在1 M的NaPF₆盐中，在Al−C集流体表面电沉积Na时，电解质促进了富NaF的SEI的产生有助于无枝晶的平面外延金属生长。在正极侧，电解质与高压(非)电荷的P2/ O3层状氧化物材料兼容。

使用该电解质组装的无负极钠离子电池，电池比能量超过300 Wh/kg，在材料成本和资源可持续性方面优于石墨||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂电池。优化电解质结构和界面化学的设计策略可以应用于具有类似工作机制的其他电化学体系，从而促进高能可充电电池的研究和开发。

图2. 溶剂化结构

Refined Electrolyte and Interfacial Chemistry toward Realization of High-Energy Anode-Free Rechargeable Sodium Batteries, Journal of the American Chemical Society，2023，DOI: 10.1021/jacs.3c07804

6. Nano Energy：CoIn₃ 特定面吸收促进锂的均匀沉积实现无枝晶金属锂负极

锂金属有望成为未来高能量密度锂电池的理想负极材料。然而，锂枝晶的不可控生长会导致电池内部短路和电池故障，这已成为锂金属电池商业化的障碍。

在此，北京理工大学陈人杰，电子科技大学廖家轩，王思哲，Ye Chenqing等人通过对带有三维泡沫钴（CoIn₃ @CF）的超亲锂铟箔进行低温热处理，开发了一种具有亲锂 CoIn₃ 成核位点的表面，从而实现了均匀的锂沉积。具有三维多孔结构的 CoIn₃ @CF 为锂离子（Li）的快速传输提供了通道，并抑制了体积膨胀。

因此，在对称电池中，CoIn₃@CF 在 40 mA cm^-2/1 mA cm^-2 的条件下可循环 2400 小时。此外，以 Li/CoIn+3@CF 为负极、LiFePO₄ 为正极的全电池在 800 次循环周期内的效率超过 99.3%。

图1. 理论模拟

总之，该工作通过在三维多孔 CF 基底中均匀加入亲锂 CoIn₃ 粒子，开发出了一种稳定、无枝晶且高效的锂负极。结果显示，CoIn₃ 粒子通过锂在 CoIn+3 合金不同面之间的吸附和扩散的协同作用，降低了界面电流密度，从而避免了锂枝晶的生长，实现了锂层的均匀沉积。同时，表面具有亲锂位点的 CoIn₃@CF促使界面电阻下降，这表明界面亲锂性的改善伴随着均匀的扩散模式。

此外，CoIn₃@CF 在高锂离子通量情况下提供了大量成核位点。因此，在 40 mAh cm^-2/1 mA cm^-2 的条件下，Li/CoIn+3@CF 负极可实现循环超过 2400 小时。因此，该项工作证明了三维亲锂框架在抑制锂枝晶生长方面具有良好的应用前景。

图2. 电池性能

Promoting Homogeneous Lithium Deposition by Facet-specific absorption of CoIn3 for Dendrite-free Lithium Metal Anodes, Nano Energy 2023，DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109093

7. Nano Letters：揭示锂离子电池电解液中LiPF₆的水解机理

六氟磷酸锂（LiPF₆）几十年来一直是锂离子电池（LIB）电解质中的主要导电盐；然而，即使在微量水（ppm水平）中，它也极不稳定。有趣的是，在纯水中，PF₆^–不会发生水解。

在此，清华大学何向明团队通过理论和实验探索，对PF₆^–水解的机理有了新的认识。在水中，PF₆^–被水溶剂化，这种溶剂化大大提高了其水解稳定性；而在电解质中，由于平衡离子的离解，它被迫“漂浮”。

其水解敏感性源于溶剂化诱导的电荷积累不足以及与酸性物质亲电反应的高活性。调整溶剂化环境，即使添加更多的水，也可以抑制PF₆^–的水解。因此，PF₆^–阴离子的溶剂化归因于长期存在的LIB电解质系统。

图1. 溶剂化结构

总之，该工作通过理论计算和核磁共振测量探究了 LiPF₆ 在锂电池电解液和纯水中水解稳定性差异的原因。研究发现，PF₆^–在锂离子电池电解液中的水解稳定性低可能是由于PF₆^– 在目前使用的电解液溶剂中的溶解度有限。

此外，阻碍 PF₆^– 在电解液中水解的最有效方法是在电解液中引入大量的水。对于锂离子电池的实际应用，作者根据这项研究获得的新见解提出了进一步的预测：提高电解质溶剂的介电常数和氢键酸度有望改善 LiPF₆ 盐的水解稳定性，而这与锂离子电池的循环性能息息相关。

图2. 不同体系电解液中LiPF₆的核磁分析

Unraveling the Hydrolysis Mechanism of LiPF6 in Electrolyte of Lithium Ion Batteries, Nano Letters，2023，DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01682

8. Nature Communications：精确合成CoFe@FeOx纳米颗粒调节多硫化物

均匀分布在载体上的复杂金属纳米颗粒表现出独特的物理化学性质，因此引起了广泛的应用关注。常用的湿化学方法在同时实现纳米粒子结构设计和均匀分散方面存在局限性。固相合成是一种有趣的策略，可以实现在载体上制造复杂的金属纳米颗粒。

在此，中国科学院大连化物所刘健，中国科技大学余彦，太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室章日光等人开发了固相合成策略，以精确合成均匀分布的CoFe@FeOxccore@shell纳米颗粒。其中，Fe原子优先从CoFe合金块体中溶出到表面，然后在热合成气气氛下渗碳成FexC壳，随后将形成的FexC壳通过空气钝化，得到具有CoFe合金核和FeOx壳的CoFe@FeOx。

该策略对于 MFe@FeOx（M = Co、Ni、Mn）的合成是通用的。CoFe@FeOx作为Li-S和Na-S电池的隔膜涂层，在调节多硫化物方面表现出双功能效应。因此，该策略可以开发成固相合成系统来构建分布良好的复杂金属纳米颗粒。

图1. 理论模拟

总之，该工作开发了一种固相合成策略，通过热合成气处理精确合成了分散良好的 CoFe@FeOx 核@壳 NPs。CoFe@FeOx 具有 CoFe 合金核和 FeOx 壳，合成的 CoFe@FeOx 作为Li-S 和Na-S 电池中商用隔膜的改性层具有很高的性能。

得益于 CoFe@FeOx 的吸附性和导电性 CoFe 合金内核，多硫化物的穿梭得到了很好的抑制，多硫化物的转化过程也得到了显著增强。Na-S 电池的循环寿命长达 1200 次，库仑效率接近 100%。因此，该种固相合成策略不仅限于在热合成气条件下合成铁基纳米粒子，还可以发展成固相合成系统，构建复杂的金属纳米粒子。

图2. 电池性能

Precise solid-phase synthesis of CoFe@FeOx nanoparticles for efficient polysulfide regulation in lithium/sodium-sulfur batteries, Nature Communications，2023，DOI: 10.1038/s41467-023-42941-9