化學(xué)所在高性能鋰離子電池電極材料研究中取得進(jìn)展

相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于表面納米精度的限域相變提升電極材料穩(wěn)定性的機(jī)制：基于可控的表面高溫固相反應(yīng)，引入鋅離子促進(jìn)鎳錳酸鋰的表面尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轭悗r鹽相、層狀相兩者的復(fù)合構(gòu)型，精確調(diào)控兩相比例，在不犧牲材料電化學(xué)活性的前提下提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這種特殊的表面相態(tài)調(diào)控機(jī)制能夠克服常規(guī)表面惰性包覆方式對(duì)電荷傳輸?shù)膿p害，為基于電極材料自身表面化學(xué)特性調(diào)控，獲得兼具高容量、高穩(wěn)定性的關(guān)鍵電極材料提供了新的手段和機(jī)制，相關(guān)工作發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 4900-4907）。

Zn²⁺促使尖晶石結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生相變：精確控制固相反應(yīng)，獲得層狀和類巖鹽共存的表面兩相區(qū)，基于相結(jié)構(gòu)和構(gòu)成的優(yōu)化提升電極材料的穩(wěn)定性

范紅金課題組：基于超薄非晶MoS₂活性層構(gòu)筑高性能柔性鋰空氣電池

南洋理工大學(xué)范紅金教授課題組，先是制備了空心泡沫石墨-碳納米管復(fù)雜三維分層結(jié)構(gòu)，然后采用優(yōu)化的調(diào)壓截流原子層沉積技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了~5nm厚度的超薄非晶二硫化鉬沉積，該空氣極組裝的鋰空氣電池展現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能、較好的柔性和一定大氣運(yùn)行能力。該研究成果以“Atomic‐Layer‐Deposited Amorphous MoS₂ for Durable and Flexible Li-O₂ Batteries”為題目發(fā)表在Small Methods上（DOI: 10.1002/smtd.201900274），南洋理工大學(xué)訪問(wèn)學(xué)者宋明為該論文第一作者。

本工作與南洋理工大學(xué)李湘林博士和Alfred Tok教授合作完成，工作所使用具有獨(dú)特調(diào)壓截流功能ALD系統(tǒng)由李博士設(shè)計(jì)打造，目前李博士已帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在中國(guó)東莞成立公司，專注于原子層沉積裝備、工藝及應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

柔韌、自支撐MXene-S導(dǎo)電紙用作長(zhǎng)壽命鋰硫電池

南京工業(yè)大學(xué)楊建教授和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院聯(lián)邦材料科學(xué)技術(shù)研究所張傳芳博士研究團(tuán)隊(duì)通力合作，在前期制備出了S@Ti₃C₂T_x復(fù)合漿料電極，并發(fā)現(xiàn)MXene通過(guò)其表面的–OH化學(xué)吸附LiPSs并進(jìn)一步原位形成亞硫酸鹽保護(hù)層，從而有效抑制了LiPSs的溶解和穿梭，展現(xiàn)了MXene在固硫、實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)程穩(wěn)定性鋰硫電池方面的巨大潛力。最近，他們又采用干法化學(xué)蒸鍍的思路，制備出了具有出色柔韌性的Ti₃C₂T_x/S導(dǎo)電紙，闡明了Ti₃C₂T_x的固硫機(jī)制，將其直接用作Li-S電池?zé)o粘結(jié)劑正極獲得了循環(huán)1500圈后每圈衰減0.014%的超低容量衰減率，并且基于Ti₃C₂T_x/S導(dǎo)電紙首次制備出了軟包半電池和Ge-S全電池原型器件。

Scheme1.柔韌、自支撐的Ti₃C₂T_x/S導(dǎo)電紙的制備示意圖

天津大學(xué)Nano Energy: 多孔納米二氧化硅復(fù)合聚乙烯醇基聚合物電解質(zhì)用于長(zhǎng)循環(huán)壽命的柔性鋅空氣電池

天津大學(xué)材料學(xué)院在Nano Energy上發(fā)表了題為“Porous Nanocomposite Gel Polymer Electrolyte with High Ionic Conductivity and Superior Electrolyte Retention Capability for Long-Cycle-Life Flexible Zinc–Air Batteries”的文章。該工作制備了一種多孔結(jié)構(gòu)的PVA來(lái)改善其聚合物電解質(zhì)總體的吸液性，另一方面，通過(guò)引入表面具有羥基的二氧化硅納米顆粒以提高電解質(zhì)的保濕性。并且，通過(guò)改變納米二氧化硅顆粒的引入量，獲得了具有最佳添加量（5wt.%）的多孔納米二氧化硅復(fù)合PVA基聚合物電解質(zhì)。該電解質(zhì)表現(xiàn)出優(yōu)異的離子電導(dǎo)率（57.3 mS cm^–1）和電解質(zhì)保持能力以及良好的熱學(xué)和機(jī)械性能，使用該電解質(zhì)組裝的柔性鋅空氣電池表現(xiàn)出長(zhǎng)達(dá)48小時(shí)的優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，穩(wěn)定的放電性能和較高的功率輸出。更值得一提的是，使用這種多孔納米二氧化硅復(fù)合PVA基聚合物電解質(zhì)組裝的柔性鋅空氣電池可以為多種電子裝置提供動(dòng)力，同時(shí)可以承受各種彎曲條件的變形而沒(méi)有任何性能降低。

參考來(lái)源：

中科院官網(wǎng)、能源學(xué)人、材料人

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）

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