1. Nature Energy：Li₃P基晶体固体电解质界面实现快充石墨基锂离子电池

在电解质中，锂离子去溶剂化及其在固体电解质界面的扩散，是限制石墨基锂离子电池快充性能的两大决定性步骤。

在此，华中科技大学武汉光电国家研究中心孙永明团队研究了不同SEI组分对Li⁺去溶剂化的影响规律。结果显示对Li⁺具有高亲和能的SEI组分可以实现快速Li⁺的去溶剂化。具体而言，该工作结合分子动力学（MD）模拟和密度泛函理论（DFT）研究了常规SEI组分（包括有机成分、Li₂O、Li₂CO₃和LiF）和Li₃P对负极界面处Li⁺溶剂化结构的影响。

结果显示，在所研究的SEI组分中，Li₃P对Li⁺的亲和能最强。根据MD结果，Li₃P界面的内亥姆霍兹层（IHP）附近可以形成低溶剂分子配位数的Li⁺溶剂化鞘层，从而促进Li⁺快速去溶剂化。基于以上结果，作者利用S分子对P分子的“桥接”效应，在石墨表面构筑了超薄P包覆层，制备出“蓝”石墨；电池首次循环时，“蓝”石墨表面原位生成连续的晶态高离子导电性Li₃P基SEI；LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ (NCM622)||“蓝”石墨软包电池具有快充性能（10分钟和6分钟可分别充满91.2%和80%的电量）以及在快充条件下（6C, 10分钟充电）优异的循环性能（~1 Ah，2000次循环，容量保持率82.9%）。

此外，作者还制作了~3 Ah的电池装配到手机中用于驱动手机，10分钟充电可实现90.3%电量，进一步证明了“蓝”石墨是一种性能优异的快充锂电池负极。

图1. SEI结构表征

总之，该工作使用MD模拟和DFT计算系统研究了SEI组分对电极/电解液界面处Li⁺溶剂化结构的影响。结果发现，由于Li⁺和Li₃P之间强的相互作用，在Li₃P界面处IHP附近可以形成低溶剂分子配位数的Li⁺溶剂化结构。配合其高离子电导率特性，Li₃P能够有效促进Li⁺的去溶剂化和Li⁺在SEI中的迁移。

实验上，作者开发了一种“蓝”石墨负极材料，它在循环过程中能够原位形成连续的晶态Li₃P基SEI。Ah级的NCM622||“蓝色”石墨软包电池在大电流充电条件下具有优异的快速充电性能、稳定的循环性能和高的能量密度。

因此，该工作揭示不同界面组分对Li⁺溶剂化结构和SEI形成的影响规律，对快充负极SEI的设计具有重要指导意义。

图2. NCM622||“蓝”石墨叠片软包电池的电化学性能

Fast-charging capability of graphite-based lithium-ion batteries enabled by Li3P-based crystalline solid–electrolyte interphase, Nature Energy 2023 DOI: 10.1038/s41560-023-01387-5

2. ACS Nano：高氟化碳点的分子工程：定制Li⁺动力学和界面氟化以获得稳定的固体锂电池

氟化碳点（FCD）因其独特的物理化学性质而引起人们的兴趣。然而，复杂的合成过程和较低的氟掺杂水平限制了其发展和应用。

在此，中南大学纪效波团队提出了一种基于克莱森-施密特反应的简便方法，在室温和常压下实现克级合成高度氟化的碳点（高达20.79 at.%），并对具体反应机理进行了全面探索。

此外，考虑到氟含量高、分散性好以及与聚合物电解质的相容性，合成的FCD被用作锂电池PEO基固体电解质的添加剂，以提高其离子电导率、界面稳定性和机械性能。FCDs的引入不仅可以降低PEO的结晶度，增强聚合物链的相互作用，而且有利于在界面处建立不间断的路径和原位氟化。

图1. HF-CD的制备示意图

总之，该工作所制备的高度氟化的碳点旨在构建具有长循环寿命的固态锂金属电池的复合电解质。通过在环境温度和大气压条件下的克莱森-施密特反应，实现了高度氟化碳点的最大比例为20.79％。此外，作者还分析了高氟化碳点的形成过程，了解了HF-CD的结构和表面状态与电解质性能之间的内在关系。P-FCD基复合电解质的离子电导率在室温下可以达到7.5 × 10⁻⁵ S cm⁻¹，与空白电解质相比有所提高。该复合电解质的机械性能和电化学窗口也得到增强。

同时，氟特性可以引发界面氟化，有效提高界面稳定性。锂对称电池在0.4 mA cm⁻²的电流密度下可稳定循环1000 h，且过电位较低。并且，复合电解质基LiFePO₄/Li电池在300次循环后容量可呈现130.3 mAh g⁻¹，容量保持率为95.10%。因此，该工作为用于调节PEO电解质的高度氟化碳点的实验设计和结构理解提供了一种思路。

图2. 电池性能

Molecular Engineering of Highly Fluorinated Carbon Dots: Tailoring Li+ Dynamics and Interfacial Fluorination for Stable Solid Lithium Batteries, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c08935

3. Journal of the American Chemical Society：蒽醌基硅酸盐共价有机骨架作为SEI实现高性能锂金属电池

当前的电池设计中，锂金属电池（LMB）具有最高的理论能量密度，因此在储能方面具有巨大的应用潜力。然而，由于枝晶生长和Li负极上不稳定的界面引起的安全问题，LMBs的发展受到了严重阻碍。主链上含有氧化还原活性或阴离子部分的共价有机骨架（COFs）具有高的锂离子电导率和机械/化学稳定性，因此有望用于LMB中的固体电解质界面（SEIs）。

在此，香港科技大学Yoonseob Kim团队通过四羟基蒽醌与二氧化硅的缩合反应合成了含有氧化还原活性和阴离子位点的蒽醌基硅酸盐COFs（AQ-Si-COFs）。研究表明，九个Li⁺介导的充电/放电过程使得AQ-硅-COF在室温下表现出9.8 mS·cm^–1的离子电导率和0.92的单离子传导迁移数。

计算研究也支持九个Li⁺机制。此外，作者使用AQ-硅-COF作为锂负极上的固体电解质界面。具有LiCoO₂正极的LMB电池在高电压、0.25 C下获得188 mAh g^-1的最大可逆容量。此外，这种LMB电池表现出抑制枝晶生长和稳定的循环能力，其容量下降不到3%（100次循环）。

图1.蒽醌硅酸盐 COF (AQ-Si-COF)的制备

总之，该工作制备得到的2DAQ-Si-COFS在其多孔空间中同时具有氧化还原活性和阴离子位点。这些氧化还原活性基团和阴离子基团协同作用，使得AO-Si-COFs表现出9.8mScm^-1的离子电导率和0.92的单离子迁移数。具有高导电性和选择性输运层AQ-Si-COFS在LMB电池中表现出高容量（188 mAh g^-1）和稳定的循环性能(容量衰减<3%)，同时抑制锂枝晶的形成。总的来说，该工作为高性能LMB_S的设计建立一个新的范例。

图2. 电池性能

Anthraquinone-Based Silicate Covalent Organic Frameworks as Solid Electrolyte Interphase for High-Performance Lithium–Metal Batteries, Journal of the American Chemical Society 2023 DOI: 10.1021/jacs.3c06723

4. Advanced Materials：弱氢键无金属共晶电解质实现高倍率和超稳定铵离子电池

随着对可持续电池化学的需求不断增长，非金属铵离子(NH₄⁺)电池因其独特的性能(例如低成本、无毒和环境可持续性)而受到广泛关注。

在此，香港城市大学支春义团队阐明了NH₄⁺与溶剂之间的溶剂化相互作用，并提出了NH₄⁺弱溶剂化电解质的设计原则。鉴于氢键相互作用主导NH₄⁺与溶剂的溶剂化，溶剂静电势的强弱直接决定其溶剂化能力的强弱。此外，作者选择电负性相对较弱的丁二腈来构建无金属共晶电解质(MEE)。该MEE能够显著拓宽电化学稳定性窗口并降低溶剂化壳中的溶剂配位数和结合能，从而引导较低的去溶剂化能垒和快速的电荷转移过程。

因此，所构建的NH₄^–离子电池表现出优异的可逆倍率性能(600 W kg^-1时的能量密度为65 Wh kg^-1总活性质量)和前所未有的长期循环性能(1.0 A g^-1下1000次循环后保留率为90.2%)。

图1. 常用溶剂脱溶动力学及ESP的比较

总之，该工作证明了NH₄⁺的溶剂化相互作用以氢键为主，减弱溶剂分子与NH₄⁺之间的氢键相互作用可以有效提高NH₄^–离子电池的倍率能力和长期循环性能。通过比较各种溶剂的电负性，作者选择了溶剂中静电势最弱的SN来制备MEE，制备的MEE不仅大大拓宽了电化学稳定性窗口，确保了与A-MnPBA的完美相容性，而且大大降低了溶剂化壳层的溶剂配位数和NH₄⁺/溶剂的结合能，从而降低了脱溶能势垒，加快了电荷转移过程。

因此，所得的NH₄^–离子电池表现出优异的倍率性能(600 W kg^-1下能量密度为65 Wh kg^-1总有效质量，12000 W kg^-1下能量密度为28 Wh kg^-1总有效质量)和长期循环稳定性(在10.0 A g-1下循环10000次后保持73.9%)。因此，该工作揭示了一种合理设计电解质的有效策略，可以实现高倍率和超稳定的NH₄^–离子电池。

图2. MEE中全电池的电化学性能

Metal-Free Eutectic Electrolyte with Weak Hydrogen Bonds for High-Rate and Ultra-Stable Ammonium-Ion Batteries, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202308210

5. Advanced Materials: 用于正极有机电合成的自支撑金属泡沫催化剂

有机电合成目前因其具有使化学过程可持续发展为增值产品的潜力而受到重新关注，但仍存在些许挑战:对于在质子介质中进行的还原性转化，一个固有的问题是金属正极材料的选择有限，这些材料可以有效地抑制析氢副反应(HER)，同时保持对目标有机电反应的高活性。目前的发展趋势是避免以前使用的HER抑制元素(Cd、Hg和Pb)，因为它们具有毒性。

在此，美因茨大学S. R Waldvogel团队报告了低铅含量的高孔泡沫型二元和三元电催化剂的合理设计，使用肟到腈的转化作为与精细化学品合成相关的模型反应，在有机电还原中测试了优化的正极。

将它们的电催化性能与 CuSn₇Pb₁₅ 青铜合金模型进行比较，后者最近被认可为裸铅电极的最佳正极替代品。所有开发的金属泡沫催化剂在化学产率和能量效率方面均优于裸铅和 CuSn₇Pb₁₅ 基准。此外，分别通过 ICP-MS 和 SEM 对粗电解质混合物和正极表面进行电解后分析，揭示了泡沫催化剂具有较高的耐正极腐蚀性。

图1. 动态氢气泡模板 (DHBT)

总之，该工作通过DHBT方法开发了新型的含铅金属泡沫型电极。这些材料具有较大的比表面积、高度的未协调活性位点和复杂的结构，从而使反应物或中间物种在长时间停留时能够得到有利限制。

此外，将材料进行了有机电还原试验，使用肟转化成与合成精细化学品相关的腈。它们的电催化性能与 CuSn₇Pb₁₅ 铅合金模型形成对比，后者最近被认为是裸铅电极的最佳正极替代品。分别通过 ICP-MS 和 SEM 对粗电解混合物和正极表面进行电解后分析，以评估它们可能的降解。

图2. 顶视图SEM-EDS制备的铅泡沫Cu21Pb61O18和Cu28Sn26Pb37O9显微照片

Self-Standing Metal Foam Catalysts for Cathodic Electro-Organic Synthesis, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202307461

6. ACS Energy Letters：高压正极表面打蜡以实现硫化物固态电池

富镍正极材料（即LiNi_xCo_yMn_1–x–yO₂，x≥0.8）与硫化物固体正极电解液（如银石（Li₆PS₅Cl））相结合，是高性能固态电池的有前途的材料。然而，在2.5V以上的银铁矿的化学反应性和电化学分解会导致电池操作窗口中的容量快速衰减，因此需要使用涂层来抑制这些反应。

在此，滑铁卢大学Linda F. Nazar团队提出了一个简单的有机涂层概念，该概念产生了一个电子绝缘的正极-电解质界面，该界面稳定了银石，防止氧化降解。具体而言，该工作将Li₆PS₅Cl作为固体电解质，通过在正极活性材料（CAM）表面涂覆纳米“蜡状皂”（脂肪酸盐）层制备的电池在200次循环后能够保持90%的容量（2.8–4.3 V vs Li⁺/Li），而裸CAM的容量保持率为38%，证实了其界面稳定性和对Li⁺的渗透性。

图1. 结构表征

总之，该工作提出了一种有效的涂层概念，即在正极表面使用有机脂肪酸衍生的”蜡状皂”，以防止硫化固体电解质的氧化降解，从而稳定硫化电解质全固态电池中的高压正极。值得注意的是，整个处理过程是在环境气氛下进行的，不需要高温烧结。这使得大规模生产和商业化成为可能，同时保持了较低的成本。

结果显示，使用Li₆PS₅Cl电解质的 DA-NCM85 ASSB室温下循环 200 次后的容量保持率显著提高到 90%，是裸 NCM85 ASSB 的 3 倍多。此外，DA 涂层 NCM85 ASSB 的高负载量为 24.9 mg cm^-2，在 160 次循环后显示出 4.4 mAh cm^-2的可逆容量和令人满意的循环稳定性。

因此，该工作强调了这种简易涂层概念在抑制硫化物基复合正极界面降解方面的适用性和潜力。

图2. 电池性能

Waxing Bare High-Voltage Cathode Surfaces to Enable Sulfide Solid-State Batteries, ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01717

7. Advanced Functional Materials：无铅双钙钛矿壳外延生长 CsPbX₃/Cs₂SnX₆（X=Cl、Br和I）核/壳钙钛矿纳米晶体具有增强的光电性能和稳定性

全无机卤化铅钙钛矿纳米晶（NC）具有良好的光电特性，在发光二极管（LED）、激光器、光电探测器、太阳能电池和光催化领域具有广阔的应用前景。然而，Pb 的固有毒性和 NC 的不稳定性阻碍了其广泛应用。壳涂层是通过选择无毒壳材料（例如金属氧化物、聚合物、二氧化硅等）来增强环境稳定性同时降低毒性的有效方法。然而，多个钙钛矿纳米颗粒可以封装在壳材料内并形成均匀的外延型隔离良好的 NC 的壳生长仍然具有挑战性。

在此，雪城大学郑伟威 (Weiwei Zheng)团队通过热注射方法在 CsPbX₃ NCs 表面外延生长无铅空位有序双钙钛矿 Cs₂SnX₆（X = Cl、Br 和 I）壳。其中，由于核/壳材料的I型能带排列，脱壳后CsPbCl₃和CsPbBr₃ NC的光致发光量子产率（PL QY）增加，而CsPbI₃/Cs₂SnI₆核/壳NC获得的电荷传输性能增强是由于II 型核/壳带排列中的有效电荷分离。

图2. 电荷传输特性

总之，该工作通过在全无机CsPbX₃钙钛矿NCs表面外延生长无铅Cs₂SnX₆双钙钛矿用于核/壳型钙钛矿NCs，这是迄今为止报道的第一个无铅钙钛矿壳包覆全无机钙钛矿NCs。

值得注意的是，I型CsPbX₃/Cs₂SnX₆ (X = Cl, Br)和II型CsPbI₃/Cs₂SnI₆核/壳钙钛矿NCs均实现了光电性能可调谐。I型CsPbX₃/Cs₂SnX₆ (X = Cl, Br)核/壳核NCs的光学性能得到了增强，包括与CsPbX₃核NCs相比PL QYs增加，这是由于大的带隙保护壳层限制了核内的光致载流子。

相比之下，CsPbI₃/Cs₂SnI₆核壳型NCs由于空间电荷分离，表现出更小的充电器传输阻抗、更强的光电流、更快的TPC和更长的TPV等电荷传输特性，在光催化、太阳能电池和光电探测器等领域具有广阔的应用前景。此外，脱壳有效增强了CsPbX₃/Cs₂SnX₆核/壳NCs对水、光和空气的稳定性，拓宽了钙钛矿NCs的应用。

图2. 环境和相稳定性

Epitaxial Growth of Lead-Free Double Perovskite Shell for CsPbX3/Cs2SnX6 (X = Cl, Br, and I) Core/Shell Perovskite Nanocrystals with Enhanced Photoelectric Properties and Stability, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202309480

8. Advanced Energy Materials：通过操作压力测量解密硫化物全固态锂金属电池中由内部应力引发的微短路事件

尽管硫化物固态电解质（SSE）的刚度相对较低，使其能够更好地成型并适应活性材料的体积变化，但其低断裂韧性（KIC）表明其很容易因电化学机械应力而断裂。这种对机械损伤的敏感性以及随后的锂丝穿透（表现为微短路事件）严重阻碍了金属锂在高能量密度硫化物全固态锂金属电池（ASSLMB）中的实际应用。

在此，厦门大学杨勇团队提出了一种利用外部压力传感器对 LTO/SSE/Li 配置进行Operando精确压力测量的方法。通过使用零应变LTO 作为对电极，锂金属负极的应力演化被定量解耦。

首先，作者研究了锂金属电池在几种典型工作条件下的失效行为，包括各种面积容量和电流密度。同时，作者提出了两种微短路模式（轻微软短路和严重软短路），并根据锂金属负极的电化学机械响应揭示了其相应的机理。此外，作者还通过电化学机械有限元模型（FEM）解释了实验中与内应力相关的失效行为，并为现实的锂金属负极工作条件提供了”安全区”。

图1. LTO/SSE/Li 电池在轻微软短路条件下的分析

总之，该工作通过操作压力测量成功解密了硫化物基ASSLMB中的微短路事件。通过设计LTO/SSE/Li配置电池，定量解耦了锂金属负极在充放电过程中的应力演变。

结果表明，微短路事件发生后，LMA中应力演变的对称性被打破。此外，作者还从内应力演变的角度揭示了微短路事件的失效机理以及两种模式（轻微/严重软短路）下相应的电化学/化学反应过程。通过结合电化学机械结果和相关的有限元分析，作者提供了与内应力相关的”安全区”，作为影响现实电池中锂离子金属负极临界电流密度(CCD)的重要补充因素。

总之，该项研究提供了对硫化物基ASSLMB中机械故障诱发的微短路事件的新颖而深刻的理解，并为开发实用的高性能LMB提供了一些启示。

图2. 内应力相关机械故障的电化学-机械模型

Decoding Internal Stress-Induced Micro-Short Circuit Events in Sulfide-Based All-Solid-State Li-Metal Batteries via Operando Pressure Measurements, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302643