由于成本和资源可用性的独特优点，钠离子电池（SIBs）作为大规模电能存储应用中锂离子电池（LIBs）的一种相当大的替代品，一直备受关注。然而，在当前阶段，SIBs和商业化的LIBs在能量密度和循环寿命方面仍有很大差距。与锂离子全电池相比，钠离子全电池（SIFCs）的库仑效率较低，固体电解质界面（SEI）溶解更严重。这些问题导致Na的严重不可逆损失，这是造成SIFC的能量密度和循环稳定性不足的原因。因此，减少SIFC中钠离子的不...

Li3N作为电极-电解液界面（SEI和CEI）的有效组分，可以显著降低界面处电荷转移阻抗，抑制锂枝晶生成，降低多硫化物的溶解和穿梭。现有电解液体系一般仅能在负极表面形成LiF为主的SEI，而难以在硫正极表面形成有效的CEI。加州大学尔湾分校忻获麟课题组开发了一种新型电解液体系（LiFSI/DME/TTE/TMS-N3），其中TMS-N3具备低LUMO能级和高还原电位，可在Li-S电池电压范围内（1-3V），原位还原生成富含Li3N的界面层。同时，LiFSI的还...

尽管锂金属负极（LMAs）能够提供更高的能量密度，但它的可循环性较低，从而导致循环寿命低，其两种主要容量衰减机制包括（1）活性锂金属与集流体的“失联”和（2）活性锂连续还原负以形成固体电解质界面（SEI）。其中，钝化SEI层缓解了锂金属对电解液的热力学不稳定性，防止了导致库仑效率降低的进一步反应。然而，SEI生长的机制仍然难以捉摸。研究显示，直接影响SEI形成和生长的一个特性是其在电解液中的溶解度，溶解会损害钝...

可充电镁-硫（Mg-S）电池采用元素硫正极和镁金属负极，具有极高的理论能量密度（3221 Wh L−1和1684 Wh kg−1）、低成本和高可持续性等优点，近年来受到广泛关注。但在实验中，Mg-S电池循环性能往往较差、比容量较低、充放电极化较大。其中的关键问题包括（1）正极氧化还原产物（S和MgS）电子电导低，反应动力学缓慢；（2）可溶性多硫化物对负极的钝化作用突出等等。作者通过在硫正极中引入元素硒，可同时改善Mg-S电池正极侧的...

锂金属电池由于其超高的理论能量密度成为最有潜力的储能系统，然而锂金属的高反应性会导致电解液的分解，从而阻碍了其应用，而现有的电解液开发工作多使用试错法，对于设计高稳定性溶剂分子效率十分低下。清华大学陈翔团队使用了一种数据驱动方法来探究分子还原稳定性的起源并进行了分子设计，首先使用了图算法构建了一个巨大的数据库，该数据库枚举了9个重原子以下所有的羰基和醚类化合物，共1399个分子。接着通过第一性原理和...

  与锂相比，金属镁在丰度、体积比容量以及安全性方面具有显著的优势。当电解液中包含痕量水，碳酸酯类溶剂 ，或者TFSI-等阴离子时，Mg表面易形成钝化界面层(SEI)，导致电池迅速失效，考虑优化溶剂和镁盐的组合对开发可充镁电池电解液至关重要。  本工作中，作者经过一系列筛选，将适量2-甲氧基乙胺(MOEA)作为共溶剂添加到Mg(CF3SO3)2-G2电解液中。通过实验表征和计算模拟说明MOEA可以通过取代Mg2+溶剂化结构中的CF3SO3‑和G2，...

       锂（Li）金属的电沉积对于高能电池至关重要。然而，同时形成称为固体电解质界面（SEI）的表面腐蚀膜使沉积过程复杂化，这使得人们对锂金属电沉积的了解不足。在这里，作者通过在超快沉积电流密度下超过SEI形成来解耦这两个相互交织的过程，同时也避免了质量运输的限制。通过使用低温电子显微镜，作者发现金属Li的本征沉积形态是菱形十二面体的形态，其令人惊讶地独立于电解质化学或集流体基底。在纽扣电池架构中，这些菱...

钠金属的不均匀沉积/剥离和不可控的界面反应是影响钠金属电池（SMBs）循环寿命和容量的主要因素。与锂金属相比，由于钠金属的活泼性更强，与电解质接触后更容易给出电子，导致在钠金属表面更难形成致密而坚固的SEI。此外，钠金属的机械模量更低，更容易导致苔藓钠的持续溶解继而进一步消耗电解质造成死钠的形成。这些独特的性质决定了钠的沉积行为倾向于表面生长模式，钠在成核点处的各向异性和不均匀积累生长，会导致大量的沉...

锂离子电池在过去几十年中取得了令人瞩目的成功，但资源稀缺、价格高、安全风险等严重问题极大地限制了其未来的应用。可充电水性锌离子电池作为一种有前途的可靠替代品，具有安全性高、自然资源丰富、理论容量高（820 mAh g−1)。然而，Zn阳极的电镀/剥离可逆性差，枝晶生长臭名昭著，导致循环稳定性不理想。此外，锌阳极还面临水性电解质中的副反应和腐蚀问题。这些问题会大大降低库仑效率（CE）和容量，并且容易形成尖锐的枝...

钠离子电池（SIB）因其经济优势和原材料的可持续自然储备而被认为是最有前途的大规模储能技术，同时需要努力开发先进的负极材料。由于具有高比容量（约300 mAh g-1）和优异的成本效益，硬碳在众多SIB负极材料中脱颖而出。硬碳是一种非石墨化碳，通常被描述为由石墨微晶、湍流层和纳米孔组成的材料。这种复杂的无序结构在充放电过程中同时带来斜坡和平台区域。人们普遍认为，阳极的低放电平台对于实现高输出电压非常重要，从而形...

水系碱性Zn-Mn、Zn-Ni体系具有高能量密度、功率密度，安全、环保且低成本，已经有较大的应用市场。但受限于负极侧的锌金属在强碱环境中的自发产气、溶解等难以完全克服的难题，尽管碱性锌电体系的产生已有一百多年的历史，但目前仍面临循环寿命短的问题。经典的反应历程是Zn金属在碱性环境中会经历固-液-固反应，其中第二步的固相副产物ZnO和Zn(OH)2会钝化Zn金属，加剧电池的失效。这篇工作在电解液中引入Br-，由于Zn2+优先与Br...

 有机-无机复合电解质可以很好地弥补有机与无机两种固态电解质的不足。特别是利LLZO陶瓷粉作为活性填料与聚合物共混，改善电解质的力学性能、提高离子电导率、抑制枝晶生长等方面的研究得到了广泛的研究，并取得了很大的进展。然而，有机-无机复合电解质的厚度仍然是一个需要解决的问题，这对电池的能量密度有至关重要的影响。因此，开发一种超薄固态电解质具有重要意义，该超薄固态电解质包含非惰性载体，可以在输送锂离子的同...