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金属锂负极长期以来一直被用来满足对高比能、高功率可充电二次电池系统日益增长的需求，但是其实际应用受到不均匀的锂沉积、不稳定的SEI膜和低库伦效率的困扰。在商业水平电流密度和面容量测试条件下这些问题甚至更加严重。Yi Cui考虑到茄子具有联通的管道状结构，报道了[6]一种碳化茄子状的隧道联通的金属锂负极载体。利用碳化茄子的通道状结构作为Li金属熔体注入的稳定“主体”。随着LiF的进一步界面改性，所形成的的EP-LiF复合电极能够保持约90%的Li金属容量，并且能够成功地抑制循环过程中锂枝晶的生长和体积膨胀。EP-LiF复合电极大大改善了电池循环性能，有希望应用在下一代高能量密度电池中。

图4.

（a）茄子的照片及其横截面形态；

（b）具有互连通道的碳化EP结构的示意图；

（c）锂金属熔体注入后的碳化EP；

（d）碳化EP-锂金属复合电极涂有LiF薄膜。

5.非牛顿流体

锂离子电池热失控是非常严重的的安全事故，会引起锂电池起火甚至爆炸，直接威胁用户的生命安全。机械碰撞是引发热失控的一种方式。Gabriel M．Veith[7]

等人展示了一种剪切增稠特性的电解液。正常状态下，电解液呈液体状态，在高能量事件中，如汽车碰撞，它会马上变硬成为固体状屏障，防止电极在撞击过程中短路，从而降低火灾或灾难性安全事件的风险。

6.纳米花

在各类电子器件、电动汽车、航空航天等领域的实际应用中，锂离子电池的面积比容量是一个至关重要的参数，然而目前大多数的报道集中于研究电极中活性材料的质量比容量。孙海珠教授课题组[8]在通过一步溶剂热及退火的简单方法成功地合成了NiO@NiO/NF多层材料。通过一步溶剂热反应，Ni(OH)2纳米花均匀生长在泡沫镍表面，而后通过准确控制退火条件，使泡沫镍部分发生氧化反应，形成表面层NiO纳米花、夹层NiO、泡沫镍（NF）骨架交替的多层结构。其中，来源于泡沫镍骨架氧化的夹层有效地增强了各层之间的粘结力。在充放电循环1000次之后，表层纳米花仍紧密的附着在骨架上，材料整体仍保持良好的完整性与柔韧性。由于泡沫镍骨架原位形成了夹层，使原本较重且不贡献容量的骨架部分成为活性物质，为材料整体贡献容量，提高活性物质负载量从而得到高面积比容量的电极。

图5. NiO@NiO/NF纳米花复合材料

二

柔性有机变色电池

相信大家对“柔性电池”、“有机自由基电池”这些词语并不陌生，但是“柔性有机变色电池”相信大家还是没怎么听说过吧。西安交大的Prof. Gang He[9]最近制备出一种新型的“柔性有机变色电池”，在电池的充放电过程中，不仅提高了有机锂离子电池的比容量，而且还伴随着明显的颜色变化，为变色电池领域的研究提供了新的思路。

Prof. Gang He等人将硫族元素引入紫罗精衍生物中，在紫罗精分子上引入更多的氧化还原中心，进一步提高了紫罗精衍生物的氧化还原特性成功的制备了含硫族元素紫罗精聚合物，并将其作为电极材料应用到有机自由基锂离子电池中，显著改善了有机电池的容量和循环稳定性。这个材料独特的电致变色和氧化还原特性，可以在视觉上监测柔性电池的充放电状态。该研究为开发用于柔性混合视觉有机自由基电池开辟了一条有前景的途径。

图6. 将硫族元素引入紫罗精衍生物

三

正波充电——恢复老化锂离子电池

众所周知，现在锂离子电池常见的充电方法是定电流-定电压(CC-CV)充电法，然而传统的高功率恒流恒压充电会导致锂离子电池性能下降，使得产品使用一段时间后就须更换新的电池，这使我们很头疼。台湾大学陈柏端等[10]应用密度泛函理论对于磷酸铁锂(LiFePO4)电池内部锂离子移动情形进行分析计算，提出正弦波充电策略来应对锂离子电池充电的影响。具体的是在充电过程中引入负电压以抑制钝化层形成。经过几个正弦波充电循环后，老化的电池可以恢复。测试表明，相对于原始额定功率，老化电池也就是从电动车上淘汰下来的电池，经过正弦波充电后，可用容量最多可提高18.7%。新电池经历充放电循环之后，使用正弦波法充电的电池容量比使用传统的CC-CV方法充电的电池容量高15%，延长了电池的使用寿命。与CC-CV充电方法相比，正弦波充电法还可将充电时间减少一半，最大温度上升6℃。

图7. 正弦波充电模型

四

低成本流延技术制备全固态电池锂离子电池因使用易燃的液体电解质使得在使用过程中有严重的安全隐患问题，而全固态锂离子电池使用固态电解质可以解决安全问题，且具有高能量密度和高使用寿命，因此有望成为下一代二次充电电池。但是固态电池电极与固态电解质的高界面阻抗一直是难以解决的问题，使电池性能急剧下降。Prof. Haihui Wang[11]为了解决固体电解质与电极之间界面接触问题和成本效益，展示了一种新型正极支撑型固态电解质膜用于全固态锂离子电池中。作者采用低成本的流延技术，将固体电解质直接浇铸在正极上，待溶剂挥发后即可制备出正极支撑的固态电解质膜，并可直接应用于全固态电池中以增强固体电解质在正极上的润湿能力并增强界面粘合力。而且结果表明，制备得到的固态电池显示出优异的电池性能，室温下在0.1C下可实现125mAhg-1的初始放电容量。该工作通过一种简单、高效且易于实现的方法有效改善了全固态电池中的一个核心问题——界面接触的问题，并且该工作中所采用的流延工艺可与现有电池电极制备工艺实现无缝对接，非常有利于全固态电池的产业化推广。

图8. 正极支撑的固态电解质膜的制备

（a）用胶带制备正极的示意图，将正极浆料浇铸在铝集流体；

（b）正极支撑固体电解质膜的示意图，通过流延法制备，将电解质浆料浇铸到干燥的正极表面，干燥后得到致密结构的正极支撑固态电解质膜。

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