顶刊动态|Angew/EES等储能电池最新进展汇总【新能源周报160523期】

储能电池一直是新能源领域研究最为火热的领域，各类新型储能电池的研究也在众多研究者中大放光彩，下面一起来看看近期的一些储能电池的研究进展吧！

1.Angewandte Chemie International Edition：一种基于酸式盐水溶液电解质的新型高电压锂离子电池

美国马里兰大学化学与生物分子工程系的王春生课题组及美国陆军研究实验室的徐康教授课题组通过引入二锂盐，得到一种新型的锂离子电池超浓缩含水电解质。这一电解质28mol/L的超高浓度能抑制水分子在正极和负极表面的活动，从而对负极形成更有效的保护。

在这一电化学稳定性得到提升之后，TiO2就可以成为高效的电池负极材料。这种以LiMn2O4为正极和碳包覆TiO2为负极的2.5V水溶液锂离子电池，具有100 Whkg^-1的能量密度以及优异的循环稳定性、高库伦效率。二锂盐水溶液电解质的引入使得水溶液锂离子电池的能量密度进一步提高。

原文链接：Advanced High-Voltage Aqueous Lithium-Ion Battery Enabled by“Water-in-Bisalt”Electrolyte

2.Energy &Environmental Science：对锂硫电池中多硫化物的离子屏蔽

锂-硫电池因其高能量密度而引起人们的广泛关注，而容量快速衰减的缺点也阻碍着它的实际应用。尽管人们在解决多硫化物流动于正负极之间的问题上付出了巨大的努力，但对于建立一个高度稳定锂-硫电池系统来说，仍然面临着严峻的挑战。

清华大学化工系的张强及魏飞教授等人提出引入一种离子选择性膜来提高锂-硫电池的稳定性和库伦效率。磺酸化全氟醚基团在离子分离膜上通过大小为几个纳米的孔隙或通道连接在一起。这些由SO^3-基团包覆的通道允许带正电的离子（Li⁺）通过，而阻碍带负电的离子，例如聚阴离子（S_n^2-）。这种阳离子选择性透过膜对多硫离子形成静电屏蔽，从而将多硫化物限制在正极一侧。这使得电池前500次循环中达到了0.08%/周期的超低衰减率。同时，这种离子选择性膜适用于各种电极和工作条件，有望用作构建高性能电池。

原文链接：Ionic shield for polysulfides towards highly-stable lithium–sulfur batteries

3.Advanced Energy Materials：对纯Li₂S的材料改进——一种高容量正极预锂化材料Li₂S/金属纳米复合诞生

探索新型的电池材料和改进现有的锂离子电池材料是两种常见的提高电池比能量和能量密度的方法。新型高容量电极材料的探索（例如Si负极材料以及S/Li₂S正极材料）最近已成为材料研究的一个热点。已经证明，Li₂S具有很高的理论比容量，为1166 mAh g⁻¹，它可以搭配无锂负极材料（如石墨、Sn、Si）。因此，它也被作为新一代锂电池正极候选材料而被广泛研究。然而，要将纯Li₂S用作现有的锂离子电池的高容量正极预锂化材料还面临一些困难。

斯坦福大学国家加速器实验室的崔屹课题组提出了一种高容量正极预锂化材料——Li₂S/金属纳米复合材料，它很好地解决了纯Li₂S材料在以下4个方面的问题：（1）Li₂S与碳酸酯基电解质的匹配问题（2）Li₂S与电池工作电压的匹配问题（3）多硫化物的扩散以及Li₂S电导率低的问题（4）Li₂S在电池制备过程中的不稳定性。通过这种合理的结构与成分的设计，有望能够解决Li₂S的固有缺陷，为Li₂S作为现有锂电池的高容量正极预锂化材料开辟了新的道路。

原文链接：Lithium Sulfide/Metal Nanocomposite as a High-Capacity Cathode Prelithiation Material

4.Small：水柔性电缆式锂-空气电池

柔性电子产品因其具有轻质、可弯曲、卷曲、折叠的特点而引起人们广泛关注，这将对汽车产品、消费品、航天、医学等产业带来一次革命。为实现“柔性电子产品”的社会，开发出匹配性良好的柔性高能量密度可充电能源存储设备就变得至关重要。对此，最近已研制成功了一些柔性锂离子电池，太阳能电池和超级电容器。然而，他们理论能量密度低的本质缺陷限制着他们在新一代柔性器件之中运用。

幸运的是，由于Li-O₂电池的超高能量密度，非常有希望作为柔性电子产品的新一代储能装置。然而，液体电解质易泄漏以及水分渗透进入电池中所造成的安全问题阻碍它的广泛应用。因此，提高柔性Li-O ₂电池防潮性、空间的利用率以及机械强度对于促进这一先进技术在实际中应用至关重要。

中国科学院长春应用化学研究所的张新波课题组提出了一种新型水柔性电缆式锂-空气电池，其中凝胶聚合物电解质（GPE）和一种由商业碳材料super P（SP）包覆的柔性阴极在其中发挥关键作用。电池在各种弯曲实验中表现出良好的弹性和机械稳定性。更为重要的是，这种聚合物电解质电解质具有优异的疏水性，使得Li-O ₂电池即使浸泡在水中也能正常工作。此外，这种电池具有高比容量、良好的倍率性能以及循环稳定性。

文献链接：Cable-Type Water-Survivable Flexible Li-O2 Battery

5.nano energy：自牺牲模板法合成高倍率钠离子全电池的3维Na₃V₂(PO₄)₃纳米纤维网络结构

形貌优化对改善Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP)的电化学性能有重要影响。对此，武汉理工大学的麦立强课题组提出了一种通过自牺牲模板法构建的3维NVP纳米纤维网络结构。该材料在钠离子半电池中表现出良好的循环性能（10C倍率下前1000次循环容量保持率在95.9%）以及高倍率性能（100C倍率下容量为94 mAhg^-1）。值得注意的是，在全电池中当该材料作为电池正极（NaTi₂(PO₄)₃为负极），它依然表现出了优异的循环稳定性（5C倍率下前300次循环容量保持率在96.9%）以及良好的倍率性能（50C倍率下容量为80 mAhg^-1）.

如此非同凡响的电化学性能归功于这种3维纳米纤维网络结构，它为电子提供了多个扩散通道的同时提高了结构的整体性。自牺牲模板法所构建的新型纳米纤维/纳米线结构也将加快高功率钠离子的发展。

文献链接：Self-sacrificed synthesis of three-dimensional Na₃V₂(PO₄)₃ nanofiber network for high-rate sodium–ion full batteries

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