Advanced Materials ：钠电池阳极材料锡基材料的进展与展望

　　由于对锂资源短缺的担忧，以及对开发低成本和高效率储能系统的迫切需要，近年来钠离子电池（SIBs）的研究和应用重新兴起。在这篇综述中，重点介绍了用于稳定的SIBs的高容量锡基负极材料的最新进展，包括锡（Sn）合金、Sn氧化物、Sn硫化物、Sn硒化物、Sn磷酸盐及其复合材料。阐明了锡基材料与钠之间的反应机制。强调锡基材料的多相和多尺度结构优化，以实现良好的钠存储性能。从商业化的角度讨论了使用锡基材料作为阳极的全电池设计以及锡基材料的进一步发展。这篇综述为未来高性能锡基阳极材料的制备以及高能量密度和长寿命的钠离子全电池的构建提供了启示。

　　Tin-Based Anode Materials for Stable Sodium Storage: Progress and PerspectiveAdvanced Materials ( IF 30.849 ) Pub Date : 2021-10-18, DOI: 10.1002/adma.202106895Xin Wu, Xuexia Lan, Renzong Hu, Yu Yao, Yan Yu, Min Zhu

　　Journal of Materials Chemistry A ：快速充电过程中石墨阳极上的锂沉积和再插层的原位视频显微成像

　　尽管对快速充电的锂(Li)离子电池有需求，但具有厚石墨阳极的高能量密度电池在以>4C的速度充电时受到了镀锂的限制。在这项工作中，平面视频显微镜被应用于>3 mA h cm-2的压延石墨电极，以研究快速充电过程中局部充电状态（SoC）和锂镀层的动态演变。该技术允许可视化整个电极上SoC的空间异质性、Li丝的成核和生长、Li重新插进石墨、”死Li “的形成以及SoC平衡。通过对SoC中的平面梯度进行原位成像，来获得空间异质性的三维可视化，从而补充了操作性显微镜分析。我们证明：（1）在快速充电过程中，镀锂优先在锂化最快的石墨颗粒上成核；（2）镀锂的开始与石墨电极电位的局部最小值相关；（3）电化学腐蚀电流负责锂的再插层、死锂的形成和快速充电后SoC的再平衡；以及（4）OCV休息或放电期间的电化学特征与锂再插层进入石墨有关。这项工作提供了在复合电极水平上对锂-石墨相互作用的深入了解，并可用于通知在快速充电期间诊断和缓解锂镀层的策略。

　　Operando video microscopy of Li plating and re-intercalation on graphite anodes during fast chargingJournal of Materials Chemistry A ( IF 12.732 ) Pub Date : 2021-10-18, DOI: 10.1039/d1ta06023fYuxin Chen, Kuan-Hung Chen, Adrian J. Sanchez, Eric Kazyak, Vishwas Goel, Yelena Gorlin, Jake Christensen, Katsuyo Thornton, Neil P. Dasgupta

　　Advanced Energy Materials ：高容量Cu2O阴极的可逆和快速（脱）氟化：向实际适用的全固态氟离子电池迈出一步

　　全固态氟离子电池（FIB）被认为是有前途的储能装置；然而，目前提出的阴极不能满足实际应用中的高能量密度和高速率能力的要求。在此，报告了首次使用稳定和低成本的氧化亚铜（Cu2O）作为全固态FIB的阴极材料，具有可逆和快速（脱）氟的行为。利用电化学方法和X射线吸收光谱学的结合，确认了涉及Cu+/Cu2+氧化还原的电荷补偿的相变反应机制。首次放电容量约为220 mAh g-1，在前五个循环中观察到快速的容量衰减，这可归因于部分结构非晶化。与那些简单的金属/金属氟化物系统相比，该材料显示出卓越的速率能力，在1C时的首次放电容量为110 mAh g-1。我们相信，在这项工作中描述的对Cu2O作为阴极材料的全面调查可以导致对全固态FIBs的更好理解。

　　Reversible and Fast (De)fluorination of High-Capacity Cu2O Cathode: One Step Toward Practically Applicable All-Solid-State Fluoride-Ion BatteryAdvanced Energy Materials ( IF 29.368 ) Pub Date : 2021-10-17, DOI: 10.1002/aenm.202102285Datong Zhang, Kentaro Yamamoto, Yanchang Wang, Shenghan Gao, Tomoki Uchiyama, Toshiki Watanabe, Tsuyoshi Takami, Toshiyuki Matsunaga, Koji Nakanishi, Hidenori Miki, Hideki Iba, Koji Amezawa, Kazuhiko Maeda, Hiroshi Kageyama, Yoshiharu Uchimoto

　　Advanced Energy Materials ：原位红外显微和纳米光谱技术用于非水系锂空气电池的放电化学成分测试

　　金属空气电池，如锂空气，可能是大规模储能的关键，因为它们在所有电化学装置中具有最高的能量密度。然而，这些设备受到不可逆的副反应的影响，导致电池失效，特别是当环境空气被用作氧气源时，因此深入了解表面化学的演变对于建立更好的设备是必不可少的。在此，首次采用同步辐射红外纳米光谱（SINS）对电池放电过程中的电极表面进行了多尺度（纳米-微米）的FTIR分析，以跟踪纳米尺度的化学成分变化，并成功地与操作中的微观FTIR表征相关联。原位结果显示了从纳米到微观尺度的均匀产品分布，并且放电率不会干扰化学成分。原位显微傅立叶变换红外光谱显示了锂产品形成对大气的依赖性；由于CO2在水中的电还原作用而产生的HCOO-、LiOH和Li2CO3的存在也被检测到，甚至最低浓度的CO2和H2O也会影响O2反应。最后，Li2O2与DMSO的反应在电池放电仅140秒后形成DMSO2的证据显示了这种新技术在帮助寻找稳定的电解质方面的意义。

　　In Situ Infrared Micro and Nanospectroscopy for Discharge Chemical Composition Investigation of Non-Aqueous Lithium–Air CellsAdvanced Energy Materials ( IF 29.368 ) Pub Date : 2021-10-17, DOI: 10.1002/aenm.202101884Thayane C. M. Nepel, Chayene G. Anchieta, Leticia F. Cremasco, Bianca P. Sousa, André N. Miranda, Lorrane C. C. B. Oliveira, Bruno A. B. Francisco, Julia P. de O. Júlio, Francisco C. B. Maia, Raul O. Freitas, Cristiane B. Rodella, Rubens M. Filho, Gustavo Doubek

　　Advanced Functional Materials ：用于增强储能的氢键加固的柔性复合电极

　　缺乏先进的电极材料是阻碍开发高比能量密度和结构稳定性的柔性可充电水电池（RABs）的主要因素之一。同时，要实现正负电极的高容量性能也是一个挑战。这里证明，通过一步法电沉积策略巧妙地设计正负电极的复合结构，RAB的储能性能在很大程度上得到了提高。对于正极材料的合成，Co-Cu双氢氧化物（Co-Cu-DH）纳米片通过氢键巧妙地扎入电还原氧化石墨烯（eRG），其中氧化石墨烯还原、Co-Cu-DH成核/生长以及Co-Cu-DH和eRG之间氢键的形成同时发生。此外，当使用相同的复合设计策略建立基于Co-Cu-DH@eRG//FeOOH@eRG的RAB时，获得了≈1.8 V的宽工作电压窗口，≈890 W kg-1的高比能量密度≈142.8 Wh kg-1，以及长期循环稳定性（12 000次循环后88.5%的容量保留）。这项研究提出了开发先进电极材料的一般合成策略，并有望刺激未来RABs的材料合成/设计，以实现高能量密度存储的目标。

　　Hydrogen-Bonding Reinforced Flexible Composite Electrodes for Enhanced Energy StorageAdvanced Functional Materials ( IF 18.808 ) Pub Date : 2021-10-17, DOI: 10.1002/adfm.202108003Guijing Liu, Jiwei Xie, Shuo Wang, Qingyao Wang, Shanmin Gao, Yifei Yuan, Jun Lu

　　Advanced Functional Materials：离子溶剂化笼的离子偶极强化聚醚电解质可实现高电压耐受性和离子传导性的固态锂金属电池

　　固态电解质（SSE）具有足够的离子传导性、宽电压窗口、灵活的刚性界面和易于加工的特点，对能量密集型固态金属锂电池的发展具有决定性意义。由于低密度和界面兼容性，聚醚SSE已经被研究了几十年，但仍然受到固有的低离子传导性和电压窗口不足的阻碍。在这篇论文中，展示了一种离子偶极增强的聚-3-羟甲基-3-甲基氧杂环丁烷作为一种新型的SSE和传统聚环氧乙烷的主要替代物。通过进一步的聚丙烯骨架合成，复合固体电解质（PHMP）协同实现了高电压耐受性（4.6V）、高离子传导性（25℃，1.26×10-4S cm-1）和柔性-刚性机械性能。低温透射电子显微镜显示了柱状的锂沉积和富含LiF的固体电解质界面，表明了良好的枝晶抑制。根据密度函数理论，密集支化的醚氧基团作为离子溶解笼发挥了重要作用，有利于强Li+配位和快速扩散动力学。更重要的是，它抑制了质子诱导的分解，从本质上提高了高压稳定性。因此，PHMP有助于提高锂对称电池的速率能力，显著降低界面阻抗，并具有超过1600小时的长期循环稳定性。PHMP修饰的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2|Li电池表现出211.5 mAh g-1的高放电容量和理想的循环稳定性。

　　An Ion-Dipole-Reinforced Polyether Electrolyte with Ion-Solvation Cages Enabling High–Voltage-Tolerant and Ion-Conductive Solid-State Lithium Metal BatteriesAdvanced Functional Materials ( IF 18.808 ) Pub Date : 2021-10-16, DOI: 10.1002/adfm.202107764Kun Zhang, Feng Wu, Xinran Wang, Lumin Zheng, Xiaoyu Yang, Huichun Zhao, Yuheng Sun, Wenbin Zhao, Ying Bai, Chuan Wu 来源: ｜电化学能源 ID：easybattery007