Nature Energy:崔屹&鲍哲南提出不对称醚溶剂,实现高倍率锂金属电池
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Nature Energy:崔屹&鲍哲南提出不对称醚溶剂,实现高倍率锂金属电池

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高倍率锂金属电池需要同时解决两个问题:Li⁺/Li⁰ 反应动力学要快,SEI 也要足够稳定。这篇 Nature Energy 从电解液溶剂分子设计入手,提出不对称醚溶剂策略。相比对称醚溶剂,不对称醚可以提高交换电流密度,加快 Li 沉积/剥离动力学。
JACS:COF 捕获 ⁶Li,扩散比结合更关键
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JACS:COF 捕获 ⁶Li,扩散比结合更关键

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⁶Li 是聚变氚增殖的重要资源,但 ⁶Li 和 ⁷Li 化学性质几乎相同,分离难度很高。传统吸附分离通常看配体对同位素的结合强弱。但这篇 JACS 指出:在冠醚修饰 COF 中,真正优先被吸附的不是热力学更稳定的 ⁷Li,而是扩散和脱溶剂化更快的 ⁶Li。作者构建了 AB15C5 冠醚修饰 COF,实验发现吸附相富集 ⁶Li;理论计算则说明,AB15C5 对 ⁷Li 有轻微热力学偏好,但 ⁶Li 具有更快扩散和更低脱溶剂化阻力,因此可以优先占据吸附位点。
Nature Catalysis:阳离子掺杂 ZnS,揭示锂硫催化剂吸附-活性的火山型关系
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Nature Catalysis:阳离子掺杂 ZnS,揭示锂硫催化剂吸附-活性的火山型关系

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锂硫电池中,多硫化物转化慢会加剧穿梭效应和容量衰减。本文以 ZnS 为母体,引入 Mn、Fe、Co、Ni、Cu 阳离子掺杂,系统调控多硫化物吸附强度,发现催化活性与吸附强度之间呈现火山型关系,其中 Co₀.₁₂₅Zn₀.₈₇₅S 具有最优催化效果。理论计算通过 DFT 吸附能、d 带中心、Bader 电荷、差分电荷密度、COHP/iCOHP 和微观动力学模型,说明中等吸附强度有利于同时促进 Li₂S₄ 转化和 Li₂S₂/Li₂S 脱附。
Nature Chemistry:断电后还能产氧?长寿命 NiOOH 活性相揭示 Ni⁴⁺ 储存电荷机制
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Nature Chemistry:断电后还能产氧?长寿命 NiOOH 活性相揭示 Ni⁴⁺ 储存电荷机制

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镍基 OER 催化剂通常会重构为 NiOOH,但真实活性结构和 O–O 成键机制仍不清楚。本文通过快速冷冻和冻干方法,从 OER 工况中分离出长寿命活性 NiOOH 相(A-NiOOH),发现它在纯水中、室温下、无外加电势时仍能持续释放氧气。作者进一步证明,A-NiOOH 是富含 Ni⁴⁺ 的 γ-NiOOH 活性相,体相中存在稳定的 Ni–O–O–Ni₂ 结构;Ni⁴⁺ 储存的电荷可以迁移到表面,驱动晶格氧释放和后续水分子氧化。理论计算构建了 A-NiOOH 结构模型,并通过 AEM/LOM 自由能比较、质子转移和 SOE 路径计算,解释体相储存电荷如何驱动水氧化。
Nat. Commun.:无序结构如何加速 Li⁺ 传输?深度学习势揭示固态电解质机制
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Nat. Commun.:无序结构如何加速 Li⁺ 传输?深度学习势揭示固态电解质机制

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玻璃态和玻璃陶瓷固态电解质具有较高离子电导率,但无序结构如何影响 Li⁺ 迁移仍缺少原子尺度解释。本文建立 Li–P–S 体系深度学习势函数,比较晶态、玻璃态和玻璃陶瓷 Li₃PS₄,发现无序玻璃相和界面相可以促进 Li⁺ 跳跃、相间交换和晶相内协同扩散。作者进一步用机器学习 softness 描述符,将局部结构无序程度与 Li⁺ 迁移能力联系起来,解释无序结构提高室温离子电导率的原因。
Nature:锂硫电池中,高浓多硫化物竟让绝缘 Li₂S 突破钝化持续生长
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Nature:锂硫电池中,高浓多硫化物竟让绝缘 Li₂S 突破钝化持续生长

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高硫载量和贫液条件能够提高锂硫电池的能量密度,却会使界面多硫化物浓度急剧升高,产生不同于常规稀溶液体系的反应路径。本文利用原位液相电镜直接观察到,高浓多硫化物在催化剂附近形成高浓度界面层,并进一步分相为液滴状致密相。这些液滴先在催化剂表面诱导 Li₂S 成核,随后吸附到已有晶核上,继续推动 Li₂S 生长。理论计算进一步表明,多硫化物聚集会引起结构畸变、能隙收窄和 S p–Ru d 轨道杂化增强,从而促进高浓界面中的集体电荷转移。