相比于锂，镁在地壳和海洋中的储量丰富，价格相对低廉，且二者及其化合物的化学性质相似，因此有研究者提出金属镁作为负极的二次电池。然而镁金属由于负极-电解质界面钝化而无法进行可逆的溶解/沉积，距离实现商业化应用还有很长的路。针对负极-电解质界面存在问题，探究其界面钝化机制对于实现低成本的镁金属电池至关重要。本文使用核磁共振和低温电子显微镜技术，结合分子动力学模拟和密度泛函理论计算，研究了痕量H2O对Mg2+-...

水分子在各个学科领域都扮演着至关重要的角色，人类对其结构的探索从未停止。电极/溶液界面水分子的物理化学特性是理解和发展表面科学、催化和能源科学的重要基础。更重要的是，水分子直接参与众多重要的电催化反应，如氢析出（HER）、氧析出（OER）、二氧化碳还原（CO2RR）、氧还原（ORR）、氮还原（NRR）等。这些处于固液两相界面的水，其数目远低于体相水分子。此外，电催化反应过程强烈依赖于电极电势，必须在电场控制的原...

锂硫（Li-S）电池由于其超高的理论能量密度，是一种非常有前途的储能系统。多硫化锂（LiPSs）是工作中的锂硫电池的重要中间物。然而，LiPSs在电解质中的现有形式还没有被清楚地阐明。目前，LiPSs大多被认为是完全分离的，而多硫化物阴离子通常被认为是主要的成分。不同于常规认识，清华大学张强教授在Chem上发表了题为Cationic lithium polysulfides in lithium–sulfur batteries的文章，该工作首次揭示了在锂硫电池中，多硫化...

空气中氧气的化学能被认为是一种易开发且无成本的能源，金属-空气电池可以通过氧还原反应将空气中氧气的化学能转化为电能。与金属-空气电池不同，水系金属离子电池（AMBs）在空气自充电过程中，氧气的化学能转化为电能，同时储存在AMBs中，即使在没有氧气的情况下也能提供电能。近期，南开大学牛志强教授在Angew上发表了题为“Proton Chemistry Induced Long-Cycle Air Self-Charging Aqueous Batteries”的文章，该工作主要在...

在过去的几十年里，可充电锂离子电池（LIB）作为突出的电化学储能技术之一蓬勃发展，并在移动电子设备和智能电网等各个领域占据主导地位。与传统的钴基或镍基电极化学相比，有机电极材料正成为大规模电能储存的有前途的可持续替代品，受益于其丰富的地球元素组成、环境友好性和可再生性。金属有机骨架（MOFs）具有高结构可调性、有序分子排列和多孔结构的特点，在锂离子电池中显示出显著的能量存储潜力。南开大学李福军教授课题...

全固态锂金属电池凭借高能量密度的特点，近年来受到了广泛关注。然而，全固态锂金属电池在室温下临界电流密度过低限制了其商业化。到目前为止，大多数研究报告表明，锂金属电池的临界电流密度明显低于传统的锂离子电池，而且缺乏一致性。本文研究了锂金属电池的制造过程中的压力接触保持时间与临界电流密度之间的关系，阐明了可控锂变形对临界电流密度的影响，评价并比较了对称电池和全电池中全固态锂金属电池的临界电流密度。...

由于锂资源和镍、钴等原料价格的逐年上涨，锂离子电池的制造成本节节攀升。在两轮车和储能市场中，锂离子电池因其价格因素缺乏竞争力，而钠离子电池因其低廉的成本受到人们的广泛关注。钠离子电池被认为是锂离子电池的有希望的补充，可用于大规模储能应用。硬碳是钠离子电池最常用的负极材料，其储钠容量高、但成本高、原料产量低、污染大、首库低等因素限制了钠离子电池负极材料的产业化。中科院物理所的胡勇胜老师课题组通过...

最近，研究以无机离子导体作为添加剂的 HSE为锂离子传输提供高导电性途径，以提高 HSE 的整体电导率。然而，尽管无机填料具有高离子电导率（> 1 mS cm-1），它们的室温锂离子电导率仍远低于全固态电池的要求（~1mS cm-1）。此引发关于通过异质 HSE 的锂离子传输途径的问题，特别是有机和无机组分界面的作用。已经报道几种方法来探索 HSE 中界面环境和锂离子运动之间的相关性。然而，直接获取有机无机界面结构信息，将其与跨界面...

随着人们对于电池比能量的要求日益提升，锂金属电池的发展备受瞩目。在锂金属电池体系中，受限于锂金属极强的还原性，醚类电解液因其耐还原而多被使用，然而醚类体系往往难以在高电压下稳定运行（4.0 V vs Li+/Li）。局部高浓电解液 (LHCEs)继承了接触离子对(CIPs)和离子聚集体(AGGs)的溶剂化结构的特点，同时也避免了高盐浓度引起的润湿性差和高粘度等问题。在这种情况下，锂的氧化问题开始主导电池的寿命。紧凑的正极电解质间...

由于理论上100%的原子利用率和令人印象深刻的催化活性，单原子催化剂（SAC）已被证明可以有效加速双向硫电化学。通常，SAC一直专注于d区传统金属（Fe/Co/Ni）作为活性中心，通常具有部分填充的d带横跨费米能级，在促进LiPSs的催化转化方面具有巨大潜力。尽管已经取得了相当大的进展，但仍然期望这些催化剂具有更高的活性，这就需要通过精心选择的配位配体和金属原子来合理调节金属中心的d电子结构。大多数工作通过SAC的结合强度...

在各种固体电解质中，硫化物固体电解质表现出最高的离子电导率。而常用的浆料（湿法）工艺制造复合正极面临较多问题。硫化物电解质与有机溶剂的反应性较高，而丁腈橡胶(NBR)等绝缘聚合物粘结剂会导致离子传导受阻，从而导致电池性能下降。而无溶剂（干法）工艺能够解决这个问题。用于干法工艺的代表性聚合物粘结剂是聚四氟乙烯(PTFE)。但是，PTFE对锂离子的传导能力有限，无法保证活性材料、固体电解质和导电碳之间有足够的界面...

高压阴极的全固态锂金属电池（ASSLMB）由于其高能量密度和高安全潜力，被认为是大规模应用于电动汽车（EV）或混合动力电动汽车（HEV）的理想储能设备。固体聚合物电解质（SPE）因其重量轻、灵活性强、加工性好、成本低，在全固态电池系统中发挥着重要作用。然而，SPE的实际应用目前受到限制，因为其低离子传导率（例如，聚环氧乙烷/锂盐<10−5 SCm−1 ）极大地阻碍了离子在电解质内以及在电解质和电极之间界面上的传输。为了改...