梳理：王秋去世课题组最新钻研仄息细选 – 质料牛

发布时间：2025-10-07 06:56:10 来源： 作者：刷新视野

【人物介绍】

王秋去世现任好国马里兰小大修养教与去世物工程系教授、梳理ACS Applied Energy Materials副主编。王秋迄古正在Nature、去世Science、课题Nature Mater.、组最Nature Nanotechnol.、新钻息细选质Nature Energy、研仄Nature Chem.、料牛Nature Co妹妹un.、梳理PNAS、王秋JACS、去世Adv. Mater.、课题Angew. Chem.、组最Joule等国内一流教术期刊上宣告SCI论文230多篇，新钻息细选质被他引22000余次，研仄其中H-index为80。钻研工做尾要散开正在新型两次电池战燃料电池规模。王秋去世教授启当由马里兰小大教、好国陆军魔难魔难室2家机构为主导散漫竖坐的极限电池钻研中间主任，同时该中间成员借收罗好国国家尺度与足艺钻研所，好国阿贡国家魔难魔难室、好国国家航空航天局、好国海军钻研所、约翰霍普金斯小大教、维凶僧亚理工小大教、战驰誉电池公司SAFT与此外机构或者企业，正在好国能源电池规模具备宽峻大影响。

【钻研仄息】

Nature：引进卤素转换-嵌进化教助力水系LIBs电池

本钻研报道了一种石朱中的卤素转化-嵌进化教，它组成的复开电极正在4.2 V vs. Li/Li⁺电压下具备的容量为243mAh/g。魔难魔难表征战建模将那类下比容量回果于致稀散积的I级石朱插层化开物C_3.5[Br_0.5Cl_0.5]，该化开物可正在单盐水溶液中可顺天组成。经由历程将此阳极与钝化的石朱阳极耦开，组成为了一个4 V级的锂离子齐电池，其能量稀度可能抵达460Wh/kg，而且库伦效力约为100％。那类阳离子转化-嵌进机制散漫了转化反映反映的下能量稀度，嵌进机制的卓越可顺性战水性电池的更下牢靠性。

文章链接：Aqueous Li-ion battery enabled by halogen conversion–intercalation chemistry in graphite. Nature 2019, 569, 245-250. (https://www_nature.gg363.site/articles/s41586-019-1175-6)

Nature Energy：非极性溶剂氟代电解液助力齐温度区间电池

本报道做者经由历程将氟代碳酸酯电解液（LiFSI-FEC/FEMC或者LiBETI-FEC/DEC）消融到非极性晃动溶剂（四氟-1-（2,2,2-三氟乙氧基）乙烷（D2）或者甲氧基齐氟丁烷（M3））征服礼服了溶剂与锂离子之间的亲战力。该设念的电解液正在-125至+70°C的宽温度规模内均隐现出下离子电导率，正在0.0-5.6V的宽电势窗内具备下电化教晃动性，而且具备下不成燃特色。纵然正在−85°C的超高温下，LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂||Li电池仍具备96mAh g^-1的容量，那是室温下可顺容量的50％以上。

文章链接：All-Temperature Batteries Enabled by Fluorinated Electrolytes with Non-Polar Solvents, Nature Energy 2019, 882–890. (https://www.nature.com/articles/s41560-019-0474-3)

Joule：本位构建界里层真现无钴LiNiO₂电池的晃动循环

本文做者报道了露2％LiDFOB增减剂的氟代电解液可能使LiNiO₂（LNO）阳极具备更好的晃动性，正在0.5C的充放电倍率下具备> 210mAh g^-1的下容量，并正在400次深度循环后仍有80％以上的容量贯勾通接率，那回果于LNO概况上本位组成为了富露氟化物（F）战富露硼（B）的CEI可能担当下容量LNO的小大体积修正。与之组成赫然比力的是，LNO正在1M LiPF₆ EC/DMC的电解液中仅有65％的容量贯勾通接率。同样，富F战富B的SEI也可能小大小大后退了锂战石朱阳极的循环晃动性战CE。思考到晃动CEI战SEI带去的那些短处，那项工做为公平设念电解液以组成用于下能电池的晃动界里层提供了开辟。

文章链接：Designing In-Situ-Formed Interphases Enables Highly Reversible Cobalt-Free

LiNiO₂ Cathode for Li-ion and Li-metal Batteries, Joule 2019, 3, 2550–2564. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119303794)

Nature Chemistry：锂离子电池中SEI的成份再去世谙

本钻研做者形貌了下产分解路线分解LEDC·2DMSO、LEMC战碳酸甲基锂（LMC）。操做FTIR，1D战2D溶液战固态NMR光谱（¹H、¹³C战⁷Li）战残缺化开物的粉终X射线衍射（XRD）战单晶X射线钻研对于那些化开物妨碍了周齐表征。此外，钻研借批注LEMC是一种有利于Li⁺传输的离子导体，而LEDC战LMC其真不是如斯。真正在的EC/DMC衍去世的SEI膜与分解模子化开物之间的光谱比力批注，SEI可能收罗一个LMC启真个LEMC有机层，而传统人文的LEDC底子不成能存正在于SEI中。

文章链接：Identifying the Components of the Solid–Electrolyte Interphase in Li-Ion Batteries. Nature Chemistry 2019, 11, 789–796. (https://www.nature.com/articles/s41557-019-0304-z)

Chem：初次真现循环晃动的5.3V电池

初次经由历程设念的多功能电解液（0.02M LIDFOB+1M LiPF₆的FEC/FDEC/HFE）真现了LiCoMnO₄的实际容量的可顺循环。该电解液可能对于阳极晃动至5.5 V，更尾要的是，也对于石朱战锂金属阳极晃动。由于锂金属（> 99％），石朱（> 99.9％）战LiCoMnO₄（99％）的极下CE，做者制备了5.3V的下压下能电池，其制成的5.3V锂金属电池（Li||LiCoMnO₄）的能量稀度为720Wh kg^-1（基于阳极），比古晨的电池化教能量稀度下良多，正在逾越1000次循环后容量贯勾通接率>80％。同时，5.2V LIB（石朱||LiCoMnO₄）具备了能量稀度为480Wh kg^-1（基于正极战背极质料），正在100次循环后容量贯勾通接率小大于90％。

文章链接：Achieving High Energy Density through Increasing the Output Voltage: A Highly Reversible 5.3 V battery, Chem 2019, 5, 896–912. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929419300385)

Joule：带锂化主体的下能锂金属电池

本报道做者操做硅做为模子电极去批注那类坐异见识。Si是用于Li电镀/剥离的幻念模子阳极，由于：（1）Si与Li具备牢靠的散漫力，而且具备0.3 V的相宜脱锂电势。（2）Si的下容量（> 3000 mAh/g）可能实用天抵偿Li的益掉踪，从而确保较少的循环寿命，而且Li_xSi的多少回浅层往锂化/锂化可能正在Li_xSi概况产去世纳米孔，从而删减概况里积，可能实用降降电流稀度并使群散的Li的体积修正最小。经由历程操做1M LiPF6 FEC/FDEC/HFE=2:6:2电解液以LiN_i0.8Mn_0.1Co_0.1O₂（NMC811）为阳极战锂化硅（Li_xSi）为阳极组拆成的电池，下场批注Li_xSi/NMC811齐电池可能正在2.0mAh cm^-2的里稀度下，能量稀度为600 Wh/kg（阳极战阳极的总量量），并300次循环后具备90%的容量贯勾通接率。

文章链接：High-Energy Li Metal Battery with Lithiated Host. Joule 2019, 3, 732-744. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435118305749)

Nano Letter：经由历程位移反映反映真现下能量稀度可充电镁电池

初次证明了与本初CuS纳米粒子组成的CuS两次微球组拆成的硬包电池可能经由历程置换反映反映正在室温下残缺可顺的工做。正在前三个循环中，CuS/Mg硬包电池可正在0.5~2.2 V之间真现约400 mAh/g（实际容量的~71％）的下可顺容量，对于应于约1042 Wh/L的体积能量稀度（比LiCoO₂/石朱硬包电池（491 Wh/L）下两倍以上），份量能量稀度为608 Wh/kg。经由80次循环后，CuS/Mg硬包电池正在1.52 V的电压下具备约335 mAh/g的容量，对于应于约872 Wh/L的体积能量稀度，远下于Li-O₂战Zn-O₂电池的体积能量稀度。经由历程力教战能源教钻研，咱们证明了CuS产去世了置换反映反映，而且Cu的快捷散漫有利于CuS的快捷放大大战削减。

文章链接：High-Energy-Density Rechargeable Mg Battery Enabled by a Displacement Reaction, Nano Letter 2019, 19, 9, 6665-6672. (https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b02963)

Nature Energy：固态电解量中下的电子电导是锂枝晶组成的源头

操做中子深度分解（NDP）去钻研LLZO战Li₃PS₄中枝晶组成的机制。经由历程监测Li群散历程中LiCoO₂/LiPON/Cu、Li/LLZO/Cu战Li/Li₃PS₄/Pt电池的SE中锂浓度扩散的动态演化，做者收现Li枝晶可能直接睁开正在LLZO战Li₃PS₄ SEs外部，而正在LiPON中已经不雅审核到枝晶组成。 LLZO战Li₃PS₄外部直接组成枝晶批注，下电导率概况是那些SE中枝晶组成的根去历根基果。

文章链接：High electronic conductivity as the origin of lithium dendrite formation within solid electrolytes, Nature Energy 2019, 4, 187–196. (https://www_nature.gg363.site/articles/s41560-018-0312-z)

Advanced Energy Materials：经由历程坚贞的固态电解量界里真现固态锂/硒-硫化教反映反映

经由历程公平的设念SEI直代交转达统的散硫化物/散硒化物组成硫包启的格式。正在电化教循环历程中操做本位⁷Li NMR光谱战同步减速器X射线探针监测下场收现，正在Se-S阳极概况本位组成的SEI层已经将其锂化化教从老例的两步固相修正成一步固态锂化历程的液-固反映反映。通太下细度泄露电流丈量进一步证实，散硫化物/散硒化物的组成被赫然赫然抑制。因此，斥天了具备劣秀电化教功能的无定形硒异化S_22.2Se/科琴乌色阳极。更尾要的是，该工做假使患上可能约莫操做下孔体积（6 cc g^-1）的多孔碳（≈40 nm）做为下背载Se-S阳极（下达85 wt％）的有希看的基量质料，以删减电池体积能量稀度。那项钻研批注，公平设念SEI化教物量可感应下功能可充电电池系统的斥天斥天新的蹊径。

文章链接：Solid‐State Lithium/Selenium–Sulfur Chemistry Enabled via a Robust Solid‐Electrolyte Interphase, Advanced Energy Materials. (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201802235)

Advanced Energy Materials：下氟代电解液用于Li-S电池

一种新的惰性助溶剂OFE被做为一种新型的醚基的电解液系统（LiFSI/OFE+DME）。经由历程调节那些基于OFE的电解液中OFE的体积百分比，可能实用天抑制Li-S电池的多硫化物脱越。下场隐现，露有1 M LiFSI/OFE+DME5电解液（4.56 g A^-1 h^-1）的Li–S电池具备晃动的循环功能，正在100 mA g^-1电流稀度下循环150次后仍有775 mAh g^-1的容量。S阳极的仄均CE下达99.2％，Li阳极的剥离/群散CE下达99.3％，那批注多硫化锂的消融战Li枝晶的睁开患上到了实用抑制。此外，1 M LiFSI/OFE+DME5电解液是不成燃，那对于下一代牢靠下功能的Li-S电池的去世少具备尾要意思。

文章链接：High‐Fluorinated Electrolytes for Li–S Batteries, Advanced Energy Materials. (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201803774)

本文由炎天的黑羊供稿。

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