1. Angewandte Chemie International Edition：用于快速阴离子存储的供体-受体 (DA) 共轭聚合物

近年来，有机电极材料引起了电池领域的广泛关注。然而，它们仍存在电极电位低、反应动力学慢和循环寿命短等问题。

在此，华中科技大学王成亮团队报告了一种通过使用二氢吩嗪（PZ）和噻蒽（TT）的共聚物（p-TTPZ）来制造供体-受体（DA）共轭聚合物以促进电荷转移，从而加速反应动力学的策略。

具体而言， DA共轭聚合物作为p型正极可以存储阴离子并表现出高放电电压（分别为3.82 V和3.16 V的两个平台），在0.1 A g^-1时可逆容量为152 mAh g^-1，具有优异的倍率性能。10 A g^-1(~50C)时具有 124.2 mAh g^-1的高容量和出色的循环性能。结果显示，p-TTPZ//石墨全电池表现出高输出电压（3.26 V）、0.05 A g^-1 的放电比容量为139.1 mAh g^-1 和优异的倍率性能。

图1. DFT计算

总之，该工作报道了一种由二氢吩嗪 (PZ) 和噻蒽 (TT) 单元组成的共聚物 (p-TTPZ)。虽然它们都是p型单体，但PZ和TT的结合导致了电荷转移。计算得出的 p-TTPZ 的 HOMO 和 LUMO 分别位于 PZ 和 TT 单元上方，表明 PZ 和 TT 分别充当供体和受体。

与对应的均聚物p-DPPZ和p-PATT相比，具有D-A分子结构的p-TTPZ正极具有更窄的带隙和更高的电导率，有利于电荷传输并加速反应动力学，从而具有优异的倍率性能。因此，该项工作为通过分子设计开发高性能有机电极材料提供了一种新的策略，并为高能量密度有机电池铺平道路。

图2. 电池性能

A donor-acceptor (D-A) conjugated polymer for fast storage of anions， Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202317393

2. Journal of Materials Chemistry A：醚基电解质溶剂氟化度对锂金属电池性能的影响

研究证明，使用氟化溶剂的电解质可以通过阴离子和氟化溶剂分子的分解形成坚固的固体电解质界面，从而有效提高锂金属电池的循环寿命。

在此，美国斯坦福大学鲍哲南教授、崔屹教授以及秦健教授等人通过调节醚基电解质溶剂的氟化度来研究其在锂金属电池中的性能。具体而言，作者通过在 1,2-二乙氧基乙烷 (DEE) 的一个乙氧基上连接一氟取代基并改变另一个乙氧基上的氟化度，从而提供三种氟化 DEE 溶剂分子（即 F1F0、F1F1 和 F1F2）。

与之前的高度氟化DEE 电解质相比，三种电解质均表现出更高的溶剂化强度和离子电导率，同时保持良好的氧化稳定性。锂金属负极和富镍正极的全电池测试表明，较高的氟化程度有利于循环性能，循环稳定性遵循F1F0 < F1F1 < F1F2。其中F1F0 由于其对负极和正极的不稳定性而表现出较差的循环稳定性。虽然 F1F1 和 F1F2 对锂金属负极都表现出良好的稳定性，其中 F1F1 和 F1F2 实现80% 的容量保留时的循环次数分别为约 20 和约 80 。最后，作者证明 F1F2 在实际磷酸铁锂 (LFP) 软包电池中能够实现 90 次循环后才能达到 80% 的容量保持率。

图1. Li||NCM811全电池性能

总之，该工作通过调节醚基电解质中溶剂的氟化度进而调整溶剂化强度和长期氧化稳定性。结果显示，低氟化度呈现相对较强的溶剂化作用，但氧化稳定性较差，且可通过增加氟化度以牺牲溶剂化强度为代价来提高氧化稳定性。在氟化度相对较低的醚溶剂中，F1F0对锂金属负极和NMC正极的稳定性特别差。

虽然 F1F1 和 F1F2 显示出相当的正极稳定性，但 F1F2 具有更好的负极稳定性，因此增强了电池的循环性能。该系列电解质的性能并不优于之前所报道的FDEE电解质，但改进的离子电导率有利于具有较低过电势的电池系统的高电流密度（> 1 mAh/cm²）。因此，该项工作表明调节电解质溶剂氟化度的重要性，并且该方法适用于各种正极材料。

图2. 锂金属半电池循环分析

Impact of Fluorination Degree of Ether-Based Electrolyte Solvent on Li-metal Battery Performance，Journal of Materials Chemistry A 2023 DOI: 10.1039/d3ta05535c

3. Advanced Functional Materials：LiZn/Li₂O 诱导化学限制实现无枝晶锂金属负极

尽管不可控的锂枝晶生长会缩短锂金属负极的循环寿命，但锂金属已被认为是下一代高能锂金属电池的潜在负极候选者。

在此，西安理工大学李喜飞团队通过基于原子层沉积的亲锂 ZnO 诱导化学限制，原位生成 LiZn/Li₂O 阵列，制备了无枝晶锂金属负极。其中，均匀分布的LiZn和Li₂O相组成的阵列，具有有利的Li扩散势垒；亲锂Li₂O相保证了Li优先均匀成核。同时，电子导电的 LiZn 相确保了整个结构中电子的高效传输。

 因此，LiZn/Li₂O衍生的化学限制能够实现均匀的锂沉积。 所制备的锂金属负极在对称电池中在 15 mA cm⁻² 时呈现 <45 mV 的过电势。此外，具有 LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ (NCM622) 正极的全电池具有更好的循环稳定性和倍率性能。

图1. LiZn/Li₂O诱导化学限制促进均匀锂沉积机制

总之，该工作通过锂吸附能计算和熔锂实验研究了锌基化合物中非金属元素（O、S、Se）对锂亲和性的影响。结果表明，ZnO的亲锂性优于 ZnS 和 ZnSe。通过精确的 ZnO ALD 和随后的熔融锂注入，开发了高性能 CC@ZnO@Li 复合负极。由 ZnO 化学转化原位形成的 LiZn/Li₂O 构型诱导 Li₂O亲锂位点上的定向 Li 沉积，从而促进更均匀的 Li 沉积并保证有效的电荷转移。

因此，LiZn/Li₂O诱导的化学限制不仅可以防止不可控锂枝晶的形成，而且可以在电化学循环过程中稳定CC@ZnO@Li负极的结构和电解质/负极界面。所制备的 CC@ZnO@Li 负极分别在对称电池和全电池中提供了优异的循环稳定性和倍率性能。该项工作所提出的该种可行且简便的策略对于高功率锂金属电池的开发非常有益。

图2. 电池性能

LiZn/Li2O Induced Chemical Confinement Enabling Dendrite-Free Li-Metal Anode， Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202310143

4. Energy Storage Materials：具有选择性锌离子通道的双网络保护层实现稳定锌负极

可充电水系锌离子电池（AZIB）的发展受到不可控枝晶生长和锌金属负极上的有害副反应等限制。

在此，西安交通大学王鹏飞，刘梦婷等人在锌负极上构建了双网络琼脂糖-聚丙烯酰胺（AG-PAM）凝胶，以形成环保的固态电解质保护层。具体而言，该策略促进了[Zn(H₂O)₆]²⁺团簇的脱溶，并通过选择性Zn²⁺均匀锌离子通量，人工 AG-PAM 双网水凝胶不仅抑制了不可逆的副反应，还实现了均匀锌沉积。因此，AG-PAM/Zn||AG-PAM/Zn 对称电池在 1 mA cm^-2/1 mA h cm^-2 的条件下可实现超过 3500 小时的超长循环寿命。

此外，AG-PAM/Zn|||Zn_0.09Mg_0.09V₂O₅全电池在1 A g^-1条件下循环250次后，容量达到240.8 mA h g^-1，而裸Zn全电池在循环100次后会迅速失效，相比之下，AG-PAM/Zn|||Zn_0.09Mg_0.09V₂O₅全电池的循环稳定性更强。

图2. 界面动力学

总之，该工作构建了一种由亲水性 AG-PAM 凝胶组成的简单且环保的界面层，以提高 AZIBs 中锌负极的稳定性。由于AG-PAM/Zn电极中琼脂糖与Zn²⁺的强相互作用，Zn²⁺可以通过选择性Zn²⁺通道更好地被捕获并迁移到Zn金属上，很大程度上均匀化Zn²⁺通量并促进Zn金属的均匀沉积。由于Zn表面双网络保护层的限域作用，自由水分子的扩散也被有效限制，抑制了不可逆的副反应。

因此，对称AG-PAM/Zn||AG-PAM/Zn电池在1 mA cm⁻²/1 mA h cm⁻²下表现出超过3500小时的超长循环寿命。此外，配对的 AG-PAM/Zn||ZMVO 全电池在 1 A g⁻¹ 下循环 250 次后，具有增强的循环性能，容量为 240.8 mA hg⁻¹。因此，该项工作为开发水凝胶保护层以实现AZIBs的实际应用提供了新的视角。

图2. 全电池性能

Selective Zn-ion channels enabled by a double-network protective layer for stable zinc anode， Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103113

5. ACS Energy Letters：实现镁金属负极的平面沉积/剥离行为

研究表明，即使在电流密度极低（0.01 mA cm^-2）的情况下，使用聚烯烃隔膜，镁（Mg）金属电池也容易发生短路。事实证明，由基底的高晶格失配引起的岛状镁沉积是造成电池短路的罪魁祸首。

在此，中国科学院青岛生物能源与过程所崔光磊、杜奥冰，中国海洋大学孙明亮等人利用精心修饰的三维（3D）基板与镁金属的（0001）面表现出低晶格失配和丰富的亲镁位点，在大面积容量（4 mAh cm^-2）和薄聚丙烯隔膜（25 μm）实现稳定的充放电。结果表明，建立逐层平面生长模型和3D亲镁基底的设计策略将加速镁金属电池的商业化。

图1. 结构表征

总之，作为一种满足完美晶格匹配的负极材料，单晶镁金属可以诱导均匀的镁沉积，而无需额外的结构和界面改性。然而，块状镁负极的不均匀剥离行为会导致后续的沉积不均匀，这仍严重威胁电池的安全。

为了解决上述问题，该工作采用了具有低晶格失配和高表面能的低成本3D亲镁主体（Ni(OH)₂@CC）。受益于Ni(OH)₂@CC优异的外延Mg沉积和抵抗不均匀剥离的能力，使用高负载Mo₆S₈正极的全电池表现出稳定的长循环性能。因此，该工作深入探讨了镁电池中无枝晶沉积行为引起的短路现象，并提出了一种行之有效的解决方案，为镁金属负极的实际应用指明了方向。

图2. 电池性能

Achieving Planar Electroplating/Stripping Behavior of Magnesium Metal Anode for a Practical Magnesium Battery，ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c02058

6. Journal of Energy Chemistry：边缘和锂浓度对石墨负极插层动力学的影响

石墨界面是锂离子电池（LIB）负极的重要组成部分，显着影响锂嵌入动力学。

在此，中国科学院深圳先进技术研究院彭超，南安普顿大学Denis Kramer等人通过第一原理计算，全面探讨了高锂浓度时石墨非基底边缘附近锂插层和锂扩散的能量学和动力学问题。

研究发现，表面效应在第二阶段依然存在，使得锂与边缘位点紧密结合。其中”之”字形边缘的独特表面在石墨负极锂化初期会显著影响和限制充电速率，但随着锂化程度的增加，这种影响会逐渐减弱。在高电荷状态下，由于电荷排斥作用，Li从 LiC₆ 的人字形边缘跳转到块状位点的扩散时间较长。因此，在这一阶段有效控制锂的扩散动力学对于提高电荷率至关重要。

图1. Li吸附的电荷密度差

总之，该工作利用第一性原理计算全面研究边缘 GIC 中锂浓度对锂嵌入的影响。对II期 (LiC1₂) 和I期 (LiC₆) GIC中Li和Li空位的能量学和动力学进行了全面讨论，得出以下结论：首先，在 LiC1₂ 中石墨烯片边缘附近的独特表面状态相对于原始石墨，其表面状态大大降低。此外，LiC1₂ 和 LiC₆ GIC 的锂化层中的 Li空位扩散预计与 LiC1₂ 空层中的 Li 扩散具有相同的数量级。最后，可调节的层间距对 LiC1₂ 中快速 Li空位扩散的扩散势垒有显着影响。

相反，LiC1₂ 空层中层间距离的减小增加了扩散势垒并减慢了 Li 扩散。因此，在高锂化程度下，预计两个边缘对锂的吸收/释放的贡献相同，而在低锂化程度下，扶手椅边缘将占主导地位。

图2. LiC1₂ GIC 空层中的 Li 扩散

Edge and lithium concentration effects on intercalation kinetics for graphite anodes，Journal of Energy Chemistry 2023 DOI: 10.1016/j.jechem.2023.11.036

7. Advanced Energy Materials：良好的溶剂化和高惰性的不对称氟化电解质分子设计实现稳定的锂金属电池

电解质分子工程，尤其是对称氟化电解质分子，被认为是解决传统非氟化电解质分子稳定性不足，从而稳定高能量锂金属电池（LMB）的有效方法。然而，对称氟化电解质分子的弱溶解性和低离子电导率，以及电解质衍生的低离子电导率不稳定中界面的形成，是限制对称氟化电解质应用于提高锂金属电池性能的主要挑战。

在此，山东大学陈皓、刘宏、桑元华等人提出了一种非对称氟化电解液分子设计，将分子一侧的高惰性氟化结构与另一侧的强溶剂化的非氟化结构相结合，因此，该电解液成分综合了对称氟化和非氟化电解液的优、缺点，实现了高性能锂金属电池。

该工作利用三种具有代表性的分子展示了电解液设计原理，包括传统的非氟化的酸二乙酯(noneF-DEC)，不对称氟化的（2,2,2-三氟乙基)碳酸酯(asymF-DEC)，对称氟化二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯(symF-DEC)。其中，asymF-DEC 电解液具有与noneF-DEC 电解液类似的强溶剂化能力和高离子电导率。同时，asymF-DEC 电解液还具有 symF-DEC 电解液的高稳定性和阻燃性。此外，symF-DEC 中的不对称氟化分子设计还形成了 LiF&Li₂O 复合负极界面（SEI） 和富含 LiF 的正极界面（CEI）结构，从而有利于正极和负极的稳定性。

图1. 电解质的溶剂化结构和动力学演变

总之，该工作提出了一种不对称氟化电解质分子设计，它结合了不对称氟化电解质和非氟化电解质的优点，同时弥补了它们的局限性。此外，不对称氟化碳酸酯电解质中烷基的另一侧没有氟化，因此具有与非氟化电解质类似的溶解能力和高离子导电性，克服了对称氟化电解质的低离子导电性问题。

这种不对称氟化电解质还有助于建立稳定、高离子电导率、溶剂和盐共衍生的相，从而成功地保护负极和正极，解决了非氟化和对称氟化电解质的界面问题。使用这种对称氟化电解质的锂金属负极库仑效率高达 98.97%，远远超过了对称氟化和非氟化电解质。

因此，该种新型非对称氟化电解质分子设计不仅能为高性能锂金属电池电解质设计中的结构-性能关系提供基础性的理解，还能为未来多种电化学反应体系提供一种广阔前景。

图2. 电池性能

Asymmetrically-Fluorinated Electrolyte Molecule Design for Simultaneous Achieving Good Solvation and High Inertness to Enable Stable Lithium Metal Batteries，Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202303652

8. Energy Storage Materials：高性能插层复合固体电解质实现稳定锂金属电池

复合固体电解质（CSE）结合了无机和有机固态电解质的优点，与电极的界面良好，有望成为最有前途的固体电解质。然而，室温离子电导率较低限制了 CSE 在锂金属电池中的应用。

在此，哈尔滨工业大学王殿龙，王博等人设计了一种基于聚（偏二氟乙烯-六氟丙烯）（PVDF-HFP）的插层CSE。高岭土 (2SiO₂-Al₂O₃-2H₂O) 用作氧化阻燃剂，赋予材料不可燃性。作为预插层处理，将极性分子二甲亚砜 (DMSO) 插入高岭土层之间，作为基于 PVDF-HFP SPE 中的有机添加剂。CSE的插层结构提供了快速的Li⁺传输通道，从而在室温下具有高离子电导率（8.58 × 10⁻⁴ S cm⁻¹）和Li⁺迁移数。

本研究采用 CSE 的 Li||Li 对称电池在 0.2 mA cm⁻² 的电流密度和 0.2 mAh cm⁻² 的容量下表现出超过 1400 小时的出色循环稳定性。此外，组装的Li||LiFePO₄电池具有140.5 mAh g⁻¹的高初始容量，在 0.5 C 下循环 800 次后容量保持率为 81.2%。

图1. PLD-KAO的电化学特性

总之，该工作制备的插层CSE 具有高室温离子电导率和Li⁺迁移数。结果显示，制备的PLD-KAO CSE表现出高室温离子电导率（8.58 × 10 ⁻⁴ S cm⁻¹），组装的Li||LiFePO₄电池表现出113.8 mAh g⁻¹的优异容量（0.5 C）。为了评估与锂负极的兼容性，组装的锂对称电池表现出优异的抗锂枝晶生长能力（CCD = 1.0 mA cm⁻²），并且在 0.2 mA cm⁻²下稳定循环 1400 小时。

此外，PLD-KAO CSE 由于含有高岭土，因此表现出优异的热稳定性和机械性能。PLD-KAO CSE具有更长的循环稳定性和更高的安全水平，为高性能固态锂金属电池的发展提供了新的途径和方向。

图2. 电池性能

High-performance intercalated composite solid electrolytes for lithium metal battery，Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103109