该研究首次证明了交联聚（四氢呋喃）作为“超聚（环氧乙烷）（PEO）”固体聚合物电解质的有希望的聚合物基质。结果表明，xPTHF骨架中氧原子的空间浓度较低导致O-Li +配位松散。这种弱化的相互作用增强了离子传输；交联的聚（四氢呋喃）的锂迁移数为0.53，并且锂离子传导率高于通常交联PEO体系。固体聚合物电解质（SPE）有望改善锂离子电池（LIB）的安全性和性能。然而，常规聚PEO基SPE的低离子电导率和转移数阻碍了它们的广泛实施。在此，引入交联的聚（四氢呋喃）（xPTHF）作为“超过PEO”SPE的有希望的聚合物基质。交联过程产生热稳定的，机械稳固的膜，用于LIB。伴随Li NMR测量的分子动力学和密度泛函理论（DFT）模拟表明，xPTHF骨架中氧原子的空间浓度较低导致O-Li+配位松散。这种弱化的相互作用增强了离子传输;与室温下相同长度的xPEO SPE相比，xPTHF具有高的锂迁移数0.53和更高的锂电导率。证明在xPTHF中具有18wt％的N，N-二甲基甲酰胺有机添加剂进一步削弱了O-Li+相互作用，室温离子电导率为1.2×10-4 S/cm-1。在固态LIB应用中，纯xPTHF SPE在70℃下以接近理论容量循环100个循环，速率能力高达1 C。塑化的xPTHF SPE在室温下运行，同时保持可观的速率能力和容量。
David G. Mackanic, Wesley Michaels, Minah Lee, Dawei Feng, Jeffrey Lopez, Jian Qin, Yi Cui, Zhenan Bao, Crosslinked Poly(tetrahydrofuran) as a Loosely Coordinating Polymer Electrolyte, Advanced Energy Materials, 2018, DOI: 10.1002/aenm.201800703
- 斯坦福大学鲍哲南&崔屹EES:浓缩混合阳离子醋酸盐“水包盐”作为水性电池的绿色和低成本高压电解质
电解质是能量存储装置的基本组成部分。电解质组合物对电池的安全性，价格和性能具有显著影响。本质上不可燃的含水电解质可提供更安全的电池操作和降低的相关毒性，但与传统的有机电解质相比，其具有更小的电化学稳定性窗口（并因此具有能量密度）。最近提出的高浓度“盐水”电解质提供了扩展的电化学稳定性窗口。然而，由于缺乏足够高的水溶性以满足盐水条件的锂盐，因此选择仅限于有毒和高成本的有机酰亚胺。在此，为了应对开发盐水电解质新配方的挑战，研究人员提出了一种混合阳离子策略：使用更便宜的（至少一个数量级）和更具可溶性的盐，其特征在于锂之外的碱性阳离子，例如钾，以产生盐包水条件。共溶锂盐能够与传统的嵌入式电池电极兼容。实验表明，基于醋酸钾的高浓度电解质可以提供与基于酰亚胺的电解质相同的扩展电压窗口的益处。与醋酸锂结合使用，利用醋酸钾的高溶解度来实现在锂和乙酸钾的低共熔混合物中的WIS条件；水与阳离子的比例低至1.3。该工作为实际实现安全，低成本和高性能锂离子电池提供了重要方向。与传统的锂离子电池电极材料兼容，同时具有低成本和环保的特点。
Maria R. R Lukatskaya, Jeremy Feldblyum, David G. Mackanic, Franziska Lissel, Dominik L. Michels, Yi Cui, Zhenan Bao, Concentrated Mixed Cation Acetate “Water-in-Salt” Solutions as Green and Low Cost High Voltage Electrolytes for Aqueous Batteries. Energy & Environmental Science, 2018, DOI:10.1039/C8EE00833G
- 德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram AEM：基于Li2S阴极主体可逆锂沉积到纯铜负极上的锂硫电池
介绍了一种基于无阳极基底上锂沉积和剥离全电池配置。关于锂金属阳极在Li-S电池中的作用获得了宝贵的见解，并且建立了这种新型配置的实际可行性。锂-硫电池的发展需要彻底了解锂沉积过程。本文给出了包括Li2S阴极和阳极侧上的裸铜箔的新型全电池配置。没有过量的锂允许实现真正的锂限制的Li-S电池，其通过在无主阳极基底（铜箔）上锂的可逆沉积和剥离实现。其性能与锂沉积效率密切相关，对锂阳极的作用和动态行为产生了宝贵的见解。Li2S全电池显示出合理的容量保持率，在100次循环中库仑效率为96％，这与使用LiFePO4阴极的类似的基于锂沉积的全电池相比是一个巨大的改进。Li2S系统的出色稳健性归因于锂沉积过程的固有稳定性，其多硫化物中间体在沉积的锂上形成保护性Li2S和Li2S区域。通过消除金属锂阳极，结合能量密度和安全性的大幅提升，基于锂沉积的Li2S全电池的稳定性和电化学性能使其成为Li-S电池研究的重要轨迹。
Sanjay Nanda, Abhay Gupta, Arumugam Manthiram, A Lithium-Sulfur Cell Based on Reversible Lithium Deposition from a Li2S Cathode Host onto a Hostless-Anode Substrate, Advanced Energy Materials, 2018. DOI:10.1002/aenm.201801556
研究人员采用定向热还原策略构建了非对称的多孔氧化石墨烯（a-GOM），其由部分热还原(Pr-GO)和未被还原的氧化石墨烯两部分组成。其中，Pr-GO层中含氧官能团呈现梯度分布，内部质子表现出浓度差异的特征；而未被还原的GO层则具有均匀的含氧官能团分布，可以提供丰富的质子。基于这种特殊的非对称结构，在Pr-GO的浓度极化作用下，GO层中大量的质子将自发扩散到含氧官能团较低的一侧，从而显著提高其内部的电荷分离。在未施加任何刺激的情况下，4mm2大小的a-GOM放置在大气环境中便可以自发产生高达450 mV的电压。且表现出良好的稳定性，在大气环境中自发放电100h后，依旧可以保持90%的电压值。进一步地，通过简单的器件堆叠组装方式，将60个产电器件单元串联可以产高达11.2V的电压，成功为商用电容器充电并点亮了LCD显示屏和LED数码管。此外，通过柔性封装的方式，可以将该产电单元组装成柔性可折叠的便携式能量源，为其在柔性电子和可穿戴领域提供了广阔的应用前景。
Liangti Qu, Huhu Cheng, Yaxin Huang, Fei Zhao, Ce Yang, Panpan Zhang, Lan Jiang, Gaoquan Shi, Spontaneous power source in ambient air of a well-directionally reduced graphene oxide bulk, Energy & Environmental Science, 2018, DOI:10.1039/C8EE01502C
Li金属阳极被认为是下一代Li金属电池的“圣杯”，因为它具有高比容量，低电位和重量轻等独特性能。然而，Li金属阳极具有需要克服的严峻挑战，包括Li枝晶生长，“死Li”形成，以及在重复沉积和剥离期间的无限体积变化。在此，研究人员将“夹层”概念扩展到Li金属阳极的应用并合理地设计双功能夹层。垂直氮掺杂的碳纳米管（NCNT）在碳纸（CP）的碳纤维上生长，以获得Li金属的3D中间层。首先，研究人员通过控制NCNTs的生长时间来证明三维结构的表面积和电化学性能之间的关系。值得注意的是，Li-CP-NCNTs复合电极在超高电流密度分别为5mA/cm2和10mA/cm2时，可在600h（~900次循环）和250h（~750次循环）下提供非常稳定的性能，这是使用原始CP夹层的细胞的两倍。当容量高达3mAh/cm2时，CP-NCNT中间层的Li金属阳极在3 mA cm-2的电流密度下提供超过350小时的长寿命。Li箔和CP-NCNT中间层的形态表明无树枝状沉积和最小体积变化与“双功能”中间层。这些新发现可以为实现长寿命，无枝晶和最小体积变化的Li金属阳极开辟一条新途径。
Yang Zhao, Xiaofei Yang, Qian Sun, Xuejie Gao, Xiaoting Lin, Changhong Wang, Feipeng Zhao, Yipeng Sun, Keegan R. Adair, Ruying Li, Mei Cai, Xueliang Sun, Dendrite-free and minimum volume change Li metal anode achieved by three dimensional artificial interlayers. Energy Storage Materials, 2018, DOI:10.1016/j.ensm.2018.07.015
锂硫（Li-S）电池的开发为现有技术的电池技术提供了一种可行的替代方案，因为它们具有低成本和高理论比能。然而，由于多硫化物溶解问题，开发具有高库仑效率的硫阴极仍然是具有挑战性的。研究人员提出了一种新的策略，通过使用硝基接枝硫阴极来提高库仑效率，通过原位XRD测量和XPS分析得到证实。在硝基接枝的硫阴极上形成的SEI层可以有效地捕获可溶性多硫化物并避免多硫化物从阴极迁移到电解质中，在450次循环后容量保持率显着提高80.6％。此外，硝基接枝硫（Nitryl-S）阴极的库仑效率达到~100％，优于裸S阴极的值。优异的性能通过原位UV / Vis光谱分析所证明得知：可溶性多硫化物的浓度显著降低。因此，该策略可能为Li-S电池的实际应用开辟了一条新途径。
Xuejun Liu, Tao Qian, Jie Liu, Mengfan Wang, Hongli Chen, Chenglin Yan, High Coulombic efficiency cathode with nitryl grafted sulfur for Li-S battery. Energy Storage Materials, 2018, DOI:10.1016/j.ensm.2018.07.009
- 日本精细陶瓷研究中心Nature Communications：脱锂后磷酸铁锂双相界面弛豫的微观机制
锂离子电池正极材料LiFePO4的充电/放电由脱锂相和锂化相之间的界面的结构和性质主导。通过扫描透射电子显微镜和电子能量损失光谱直接观察部分脱锂单晶中的界面随时间的变化有助于解释这些复杂现象。在纳米级，界面包括薄的多相层，其组成在两个端部构件相的组成之间单调变化。在部分脱锂之后，由于来自晶体的Li离子扩散回到脱锂区域，界面不保持静态，其在取向，形态和位置方面逐渐变化。组成Li2/3FePO4单斜晶体的第一性原理计算表明界面表现出比任一端部相更高的电子传导性。这些观察结果突出了LiFePO4颗粒在快速充放电期间保持结构完整性中界面的重要性。
Shunsuke Kobayashi, Akihide Kuwabara, Craig A. J. Fisher, Yoshio Ukyo & Yuichi Ikuhara, Microscopic mechanism of biphasic interface relaxation in lithium iron phosphate after delithiation, Nature Communications, 2018, DOI:10.1038/s41467-018-05241-1
