Nat. Commun.：基于有機硫醇原位轉化的人工雙SEI助力鋰硫電池
鄭州大學付永柱報道了一種雙功能電解質添加劑，即 1,3,5-苯三硫醇 (BTT)，它用于通過原位有機硫醇轉化在兩個電極上構建固體電解質界面 (SEI)。BTT與鋰金屬反應形成 1,3,5-苯三硫醇鋰沉積在負極表面，實現可逆的鋰沉積/剝離。BTT還與硫反應形成覆蓋正極表面的低聚物/聚合物 SEI，減少多硫化鋰的溶解和穿梭。結果，采用BTT的鋰硫電池提供 1239 mAh g-1（基于硫）的放電比容量，以及在 1C 倍率下超過 300 次循環的高循環穩定性。此外，還評估了具有BTT的軟包鋰硫電池以證明這一概念。該研究構建了一種基于鍵化學的巧妙界面反應，旨在解決鋰硫電池的固有問題。
Artificial dual solid-electrolyte interfaces based on in situ organothiol transformation in lithium sulfur battery. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23155-3
Nat. Commun.：通過硫自由基加成電合成1,4-雙（二苯基膦酰基）四硫化物作為可充鋰電池正極材料
鄭州大學付永柱報道了一種有機多硫化物電極材料，1,4-雙（二苯基膦酰基）四硫化物，它是通過電化學氧化二苯基二硫代膦酸合成的，具有P–S單鍵斷裂和硫自由基加成反應。密度泛函理論證明，外部電場通過脫氫和硫沿P-S鍵軸的遷移觸發了二苯基二硫代膦酸的分子內重排。令人印象深刻的是，Li/雙（二苯基磷酰基）四硫化物電池表現出2.9 V的高放電電壓和穩定的循環性能，500次循環后的容量保持率為74.8%。詳細的表征證實了可逆的鋰化/脫鋰過程。這項工作表明電化學合成為制備先進的功能材料提供了方法。
Electrosynthesis of 1,4-bis(diphenylphosphanyl) tetrasulfide via sulfur radical addition as cathode material for rechargeable lithium battery. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23521-1
Nat. Commun.：Sn基金屬有機骨架中配位鍵的可逆形成實現高性能儲鋰
南開大學師唯、Rui Si報道了一種通過配位化學和電化學的結合獲得高性能鋰離子電池負極材料的方法。具體是在Sn節點和鋰活性配體之間應用金屬有機骨架（MOF）化學來創建兩種Sn基MOF。Sn2+與有機配體形成的配位單元不僅能有效利用具有高比容量的豐富活性中心，而且能減緩體積變化，保證可逆反應的長期循環穩定性。重要的是，配體的延伸提高了活性中心的利用率和Sn2(dobpdc)的良好反應動力學，因此，在200次循環中呈現1018 mAh g–1的高可逆容量和優異的倍率性能，其性能優于其他配合物。此外，X射線吸收精細結構表征揭示了配位鍵在儲鋰過程中的可逆形成，為進一步了解配位化合物的儲鋰機理提供了依據。
Reversible formation of coordination bonds in Sn-based metal-organic frameworks for high-performance lithium storage. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23335-1
Nat. Commun.：亞微滴反應器用于鋰離子電池正極材料Li3VO4的綠色合成
韓國漢陽大學Won Bin Im報道了一種在低溫水蒸氣中進行的簡便固相反應以及鈣摻雜，用于改性釩酸鋰作為鋰離子電池的負極材料。優化后的材料在電流密度分別為 100、1000 和 4000 mA g-1 下循環 200 次和 1000 次后，分別提供了 543.1、477.1 和 337.2 mAh g-1 的優異比容量，這歸因于贗電容的貢獻。在本文中，作者還通過實驗和理論計算證明了摻雜釩酸鋰的增強是由于水蒸氣中液滴的顆粒限制以及鈣摻雜效應的表面和結構變化所致。
Sub-micro droplet reactors for green synthesis of Li3VO4 anode materials in lithium ion batteries. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23366-8
Nat. Commun.：孿晶界缺陷工程改善了鋰離子在快充尖晶石正極材料中的擴散
北京大學深圳研究生院肖蔭果、潘鋒、德國尤里希研究中心Lei Jin、中科院物理所何倫華故意通過調整合成條件將相當數量的孿晶界引入尖晶石正極。通過高分辨掃描透射電子顯微鏡和中子衍射分析，闡明了孿晶界缺陷的詳細結構，并認為孿晶界缺陷的形成是由于孿晶界周圍Mn位的鋰原子聚集所致。結合電化學實驗和第一性原理計算，作者證明了尖晶石正極中孿晶界的存在使鋰離子快速擴散，從而獲得了優異的快速充電性能，即在5C和10?C時容量保持率分別為75%和58%?。這些發現證明了一種利用缺陷工程制造快充正極的簡單有效的方法。
Twin boundary defect engineering improves lithium-ion diffusion for fast-charging spinel cathode materials. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-23375-7
Adv. Sci.：在鋰金屬圖案化溝道中播種銀種實現無枝晶鋰金屬電池
華中科技大學黃云輝、李真開發了一種高度穩定的鋰負極，該負極具有播種在圖案化溝道中的Ag納米線（AgNWs）。相互連接的溝道顯著增加了鋰金屬的表面積；同時，溝道內的AgNWs可以作為首選的電化學活性中心，從底部而不是頂部誘導Li的均勻成核和生長。得益于這種獨特的結構設計，采用溝道圖案化和Ag改性的復合鋰負極(D-Ag@Li) 在2 mA cm-2/4 mAh cm-2下實現了超過360次循環的出色循環性能，并且低成核過電位為16 mV。進一步，采用D-Ag@Li負極和LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2及LiFePO4正極組裝的全電池，分別在2000次和4000次循環后具有94.2%和74.2%的容量保持率。此外，超聲透射圖譜顯示，基于D-Ag@Li的LFP軟包全電池在長時間的循環中沒有氣體生成，從而證明了作者針對LMBs策略的可行性和有效性。
Sowing Silver Seeds within Patterned Ditches for Dendrite-Free Lithium Metal Batteries. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202100684.
Adv. Sci.：揭示LiH 觸發高能NCM523/石墨軟包電池熱失控的機制
中科院物理所陳立泉、中科院青島能源所崔光磊分析了使用熱穩定雙鹽電解液的高能5 Ah LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/石墨軟包電池的熱失控特性。該研究創新性地確定了石墨負極側存在 LiH，證明 LiH/電解質放熱反應和 H2 從負極向正極遷移有助于觸發軟包電池的熱失控，而鋰化石墨負極和正極釋放的O2只是熱失控的加速因素。此外，在絕熱和等溫環境兩種邊界情況下循環過程中的熱量測定清楚地表明設計高效智能電池熱管理系統以避免熱量積累的必要性。這些發現將為熱失控路線圖的繪制和熱失控的預防，以及用于高能安全鋰離子電池的電解液配方提供有希望的線索。
Uncovering LiH Triggered Thermal Runaway Mechanism of a High-Energy LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/Graphite Pouch Cell. Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202100676
Adv. Mater.：用于可擴展儲能系統高性能厚電極的基礎認識和工程設計
美國德克薩斯大學奧斯汀分校余桂華、布魯克海文國家實驗室?Esther S. Takeuchi對電極厚度與其他關鍵設計參數（如活性材料分數和電極孔隙率）的組合效應進行了實際評估，這些參數會影響Li-LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2（Li–NMC622）和鋰硫（Li–S）電池兩種模型電池系統的電池級能量/功率密度。基于最先進的鋰電池，對關鍵研究目標進行了量化，以實現500 Wh kg–1/800 Wh L–1電池級能量密度，并闡述了同時提高能量/功率輸出的策略。此外，在實現可擴展的高能/大功率能量存儲系統方面，還突出了剩余的挑戰。
From Fundamental Understanding to Engineering Design of High-Performance Thick Electrodes for Scalable Energy-Storage Systems. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202101275
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