对于现代便携式电子产品而言，可充电锂离子电池（LIBs）在超低温（-30℃及以下）电池能量密度的降低，限制了电动汽车、海底、军事和国防设备以及空间探索。为提高电池的能量密度，一是可以通过使用锂金属负极代替石墨负极，将电池能量密度提高到300 Wh kg-1以上，然而，锂金属负极的循环稳定性和库仑效率（CE），限制了锂金属电池（LMBs）的实际应用；二是可以调控电解液中锂离子的去溶剂化过程，以此降低界面阻抗。目前，采用...

锂电成本面临的挑战主要与正材料价格飞涨和过渡金属（TMs）需求增加有关，特别是钴（Co），它是已广泛使用商业正极材料中的核心元素。但是钴不稳定的价格变化给相关正极材料的开发和使用带来极大影响，因此开发无钴正极材料显得尤为重要，为了正确开发无钴正极或确定合适的成分替代品，需要全面了解钴在富镍正极中的功能。鉴于此，美国阿贡国家实验室陆俊教授和Khalil Amine教授联合北京大学深圳研究生院潘锋教授（共同通讯作者...

热失控一直是一个放热化学反应和内部短路重合、相互作用的热电耦合过程，是阻碍锂离子电池应用的关键问题。弄清化学反应和内部短路对热失控的贡献对于开发更安全的锂离子电池至关重要。本文研究了热滥用条件下锂离子电池内部短路与热失控的关系。设计了液氮停止热失控试验，以表征内部短路的原因。发现隔膜的热收缩是内部短路发生的原因。然而，内部短路产生的焦耳热受到电池电阻急剧增加的限制，因此对电池热失控的影响很小。...

由于镁的高理论体积能量密度(3833 mAh cm-3)和高自然丰度(2.33 %)，镁金属电池受到越来越多研究者的关注。然而镁金属负极的实际应用面临着集流体（常见为铜箔）上的非均匀沉积的问题，这不仅造成了严重的安全问题，而且缩短了其循环使用寿命。基于此，青岛科技大学的崔光磊课题组设计出一种由碳布上垂直排列的N掺杂碳纳米纤维阵列构成的三维集流体，用于Mg的均匀沉积。该VNCA@C集流体同时满足均匀化电流密度、几何约束和化学吸...

锂离子电池在过充的情况下，由于负极余量不够会在负极表面析出一层锂金属，一方面，析锂会造成大量的锂离子损失，造成内阻增加和容量衰减；另一方面，如果析出的锂继续增长会生成锂枝晶，锂枝晶会刺穿隔膜造成内部短路触发热失控，对电池的安全性造成极大的威胁，因此检测析锂对电池管理系统至关重要。该工作通过实验和数值模拟结合的方式，检测出了锂离子电池在过充条件下析出的锂。通过差分电压和差分容量的方法得到了析锂容...

有机正极材料中，理论比容量大的实际比容量不一定大，共轭结构在其中起到重要作用，其不仅能稳定结构，更有利于电子的传导。基于此，近日南开大学的房华毅课题组将如图的DQP分子运用在水系锌离子电池中。DQP可以与3个锌离子结合，实际容量高达413mAg-1，这远超过常见的羰基类有机正极材料容量，在5Ag-1的大电流下，1000个循环后仍有86%的容量保持率，同时有良好的倍率性能。原文链接：https://dx.doi.org/10.1021/acsaem.0c02...

有机正极材料由于其资源丰富、环境友好、结构课设计性近年来引入广泛关注。近日南开大学陈军院士课题组设计了如图的C6Q分子，其独特的3Q结构有利于离子的传导和或活性基团的利用。本文首先探索确定了合成C6Q分子的最佳路径，从紫外可见光谱中得出C6Q的溶解度比具有类似结构的C4Q低一个数量级。为了抑制其在电解液中微量的溶解，进一步采用了5%LiTFSI的SN浇铸在滤纸上作为准固态电解质膜组装准固态电池。该准固态电池初始容量...

近年来随着研究的深入，锂离子电池的应用场景越来越丰富，但是目前能量密度还是不能满足人们的需求。锂金属电池可能是提升能量密度的有效途径，但是目前面临的问题是容易产生锂枝晶和库伦效率较低。局部高浓度电解液是美国西北太平洋国家实验室张继光研究员于2018年提出的概念，是在高浓度电解液中加入不溶锂盐的稀释剂，降低整体盐浓度、粘度和成本，同时保留高浓度电解液的电解液结构和性质。近期张继光课题组撰写了一篇关于...

尽管使用金属锂作为阳极高能量密度电池能实现更高的能量密度 ,但是短寿命和巨大的体积变化造成的严重的安全风险的锂电极在电镀/剥离和锂枝晶的无法控制的增长是两个锂金属阳极的主要问题。中国科学技术大学的陈春华教授课题组通过相反转铸造法，制备了一种具有垂直微通道孔结构的新型三维铜集流体，之后在其表面包覆了亲锂的锑界面相。引入的亲锂界面能显著降低锂成核障碍，抑制锂枝晶的形成。垂直微通道的孔隙结构可以有效降低...

目前电池的能量密度并不能达到人们的要求，需要同时增加电池的能量密度和安全性，匹配使用高能量密度的正负极以及使用安全性高的固态电解质是未来的发展目标。固态电池存在较多的优点，其中硫化物固态电解质由于具有高的电导率而得到研究者们的关注。厦大化院孙世刚课题组撰写了一篇关于硫化物正极界面改性的文章。该文章的主要内容是利用TiO2和LiCoO2在LiCO3和乙炔黑添加剂作用下高温退火反应生成超薄的正极缓冲层LCTO(Li2CoTi...

复合固态电解质由于其良好的界面兼容性，高室温电导率以及高安全性等优异特性吸引了众多研究学者的兴趣。北京科技大学范丽珍教授联合Goodenough教授撰写了一篇以陶瓷电解质固含量高低，制备了低陶瓷含量的“聚合物中的陶瓷复合电解质”和高陶瓷含量的“陶瓷中的聚合物复合电解质”，并对其进行了表征和相对应的电化学测试。本文制备了PEO@LLZTO复合电解质，包括“陶瓷聚合物”和“聚合物陶瓷”电解质，具有较高的柔韧性和机械性...

异常的结构通常会带来非凡的性能。作为交联的三维聚合物网络，水凝胶可以吸收并保留大量的水。数十年来，这种独特的功能与出色的结构共同吸引了研究人员。去年中国科学院宁波材料技术与工程研究所的陈涛教授在Materials Horizons撰写了一篇关于仿生低温水凝胶的综述。该综述介绍了水凝胶具有很多优异的性能，但是于水含量高，水凝胶不可避免地面临着耐低温性差的明显缺点，导致其在低于零温度的温度下丧失了功能。为了确保基于...