張強，清華大學長聘教授、博士生導師。2000年進入清華大學進行本科及研究生學習，2009年獲博士學位后先后赴美國凱斯西儲大學、德國馬普協(xié)會弗里茨—哈伯（Fritz Haber）研究所開展博士后研究工作，2011年9月回國加入清華大學從事教學科研工作至今。張老師長期從事能源化學與能源材料的研究，近年來，致力于將國家重大需求與基礎(chǔ)研究相結(jié)合，面向能源存儲和利用的重大需求，重點研究鋰硫電池、鋰金屬電池、固態(tài)電池的原理和關(guān)鍵能源材料。張老師提出了鋰硫電池中的鋰鍵化學、離子溶劑配合物概念，并根據(jù)高能電池需求，研制出復合金屬鋰負極、碳硫復合正極等多種高性能能源材料，構(gòu)筑了鋰硫軟包電池器件。

此外，張強教授還培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的研究生，其中，程新兵，彭翃杰，唐城，張學強，陳翔等獲得清華大學學術(shù)新秀；李博權(quán)，張學強，元喆，王瀚森，鐘玲，趙長欣等獲得清華大學特等獎學金；陳筱薷，趙長欣等獲得全國挑戰(zhàn)杯特等獎。

張老師主頁：https://www.chemeng.tsinghua.edu.cn/info/1168/2609.htm

下面我們匯總了張強教授2022年的部分研究成果，分享給大家！

Angew：解鎖鋰離子電池極速充電的電荷轉(zhuǎn)移限制

高能鋰離子電池的極速快充（XFC）是電氣化交通的一個關(guān)鍵推動因素。雖然以前的研究主要集中在改善鋰離子在電極和電解質(zhì)中的傳質(zhì)，但對跨越電極-電解質(zhì)界面的電荷轉(zhuǎn)移的限制仍然沒有得到充分的探索。

清華大學張強教授、北京理工大學閆崇副教授等表明電極-電解質(zhì)界面的電荷轉(zhuǎn)移可以限制速度，甚至對于厚電極（>3 mAh cm-2）也是如此。即使電解質(zhì)的離子電導率下降40%，提高電荷轉(zhuǎn)移動力學也能使XFC的性能更好。其中，正極-電解質(zhì)界面的電荷轉(zhuǎn)移是XFC過程中的速率限制，通過用LiTFSI代替LiPF₆，可以加速電荷轉(zhuǎn)移。負極-電解質(zhì)界面的電荷轉(zhuǎn)移是控制鋰沉積的關(guān)鍵因素，而基于FEC的電解液具有快速脫溶動力學的特點，可以促進這種轉(zhuǎn)移。更重要的是，必須為這兩個反應(yīng)的動力學保持平衡。這種平衡質(zhì)是在XFC期間從正極輸出的快速鋰離子和輸入到負極的快速鋰離子之間的平衡，而這兩個過程的不匹配可能導致災(zāi)難性的析鋰和短循環(huán)壽命?；谶@些見解，作者設(shè)計了一種概念驗證電解液，它可實現(xiàn)184 Wh kg^-1的XFC（10分鐘充電至80%）軟包電池在500次循環(huán)后僅損失5.2%的能量密度，遠遠超過USDOE的目標。目前的工作為開發(fā)充電時間縮短的下一代電池鋪平了一條新的道路。

Unlocking Charge Transfer Limitations for Extreme Fast Charging of Li-Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202214828

Angew：鋰硫電池中硫還原反應(yīng)的電催化模型

鋰硫（Li-S）電池由于其高理論能量密度和低成本而被強烈認為是最有前景的儲能系統(tǒng)之一。然而，放電過程中從Li₂S₄到Li₂S的緩慢還原動力學阻礙了Li-S電池的實際應(yīng)用。盡管已經(jīng)提出了各種電催化劑來改善反應(yīng)動力學，但由于硫還原反應(yīng)（SRR）的復雜性，電催化機制還不清楚。徹底了解電催化機制對于設(shè)計先進的電催化劑至關(guān)重要。

清華大學張強教授、陳翔博士等以雜原子摻雜的碳材料為例，基于系統(tǒng)的密度泛函理論計算，構(gòu)建了電催化模型，揭示了Li-S電池中SRR的化學機制。具體而言，作者將LiSy?（y=1，2或3）自由基的吸附能作為關(guān)鍵描述符來預測反應(yīng)途徑、決定速率的步驟和過電位，并相應(yīng)地構(gòu)建了一個設(shè)計先進電催化劑的圖譜。總體而言，這項工作建立了一個理論模型，它是探究復雜的SRR機制和設(shè)計高性能Li-S電池先進電催化劑的一個智能集成。

An Electrocatalytic Model of the Sulfur Reduction Reaction in Lithium–Sulfur Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202211448

Angew：陰離子化學在調(diào)節(jié)鋰金屬電池電解液還原穩(wěn)定性方面的關(guān)鍵作用

先進的電解液設(shè)計對于構(gòu)建高能量密度的鋰電池至關(guān)重要，而將陰離子引入Li⁺溶劑化鞘已被廣泛證明是一種有前景的策略。然而，對陰離子在這種電解液中的關(guān)鍵作用的基本理解十分缺乏。

清華大學張強教授、陳翔博士等通過結(jié)合計算和實驗方法，對調(diào)節(jié)電解液結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的陰離子化學進行了研究。根據(jù)最低未占分子軌道（LUMO）的分析，只要陰離子參與Li⁺的溶劑化鞘，陰離子和溶劑就會分別表現(xiàn)出降低和提高還原穩(wěn)定性。此外，在單電子還原反應(yīng)中，與溶劑相比，陰離子優(yōu)先接受電子，這導致了陰離子還原電位的上升。計算結(jié)果通過線性掃蕩伏安法（LSV）測試得到進一步驗證，在Li⁺溶劑化中的陰離子比自由陰離子表現(xiàn)出更高的還原電位。由于陰離子的有利分解，相應(yīng)地形成了富含LiF的SEI，提供了有效的Li剝離/沉積。這項工作揭開了陰離子化學在調(diào)節(jié)電解液結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系方面的神秘面紗，有助于合理設(shè)計實用鋰金屬電池的先進電解液。

The Anionic Chemistry in Regulating the Reductive Stability of Electrolytes for Lithium Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202210859

AM：馴服溶劑-溶質(zhì)相互作用加速低溫鋰金屬電池的界面動力學

鋰金屬電池的能量密度超過400Wh kg^-1，而它們在低于-30℃的極端溫度下的實際運行會遭受嚴重的容量衰退。這種電池失效與界面過程的動力學障礙明顯增加有很大關(guān)系，包括界面脫溶劑化、離子運輸和電荷轉(zhuǎn)移。

清華大學張強教授、北京理工大學張學強助理教授等通過三電極電化學技術(shù)和分子動力學模擬，對三種原型電解液的界面動力學進行了定量探測。結(jié)果顯示，脫溶劑化過程是對Li⁺運輸和界面反應(yīng)的動力學障礙的主要貢獻者。此外，作者建議通過溶劑-溶質(zhì)相互作用的調(diào)節(jié)來合理設(shè)計電解液，以加速低溫脫溶動力學。在此，作者研究制定了三種醚基電解液，即基于1,3-二氧戊環(huán)（DOL）、基于1,2-二甲氧基乙烷（DME）和基于DOL/DME（1/1，體積）的電解液，原因在于它們與金屬鋰具有良好的兼容性，并且熔點低于-30℃。值得注意的是，基于DOL的電解液使-40℃的實用Li|LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM523）電池保持了66%的室溫容量。

此外，作者設(shè)計了三電極電化學測試、低溫電子顯微鏡表征和分子動力學（MD）模擬，以分離和量化體相電解液的物理化學特性和界面過程對電池性能的貢獻。作為界面動力學障礙的主要來源，緩慢的脫溶劑作用被驗證為主導了電池容量的下降和低溫下界面阻抗的擴大。此外，通過測量脫溶屏障和分析每種電解液中溶劑和溶質(zhì)的相互作用，作者得出了脫溶和溶劑-溶質(zhì)相互作用之間的相關(guān)性。該工作的結(jié)果顯示，通過采用低親和力的溶劑來調(diào)節(jié)溶劑-溶質(zhì)的相互作用，有利于工作電池的快速解溶，并可成為在超低溫下運行的電池系統(tǒng)的一個有前景的解決方案。

Taming Solvent–Solute Interaction Accelerates Interfacial Kinetics in Low-Temperature Lithium-Metal Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202208340

鋰金屬對電解質(zhì)的高反應(yīng)性造成的嚴重安全風險明顯阻礙了鋰金屬電池的實用性。清華大學張強教授、北京理工大學黃佳琦教授、東南大學程新兵教授等通過二氟乙酸甲酯（MFA）的原位聚合，在其獨特的分子結(jié)構(gòu)和雙氟原子的幫助下，在鋰金屬負極上原位構(gòu)建了一個富含聚合物的SEI。由于其獨特的分子結(jié)構(gòu)和雙氟原子，在室溫和高溫下的鋰枝晶生長和鋰與電解質(zhì)之間的副反應(yīng)都明顯減少。研究顯示，與常規(guī)電池相比，所提出的SEI的優(yōu)異熱性能直接將1.0Ah Li-LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM523）軟包電池的熱安全臨界溫度從143.2℃提高到174.2℃，熱失控溫度從240.0℃提高到338.0℃。

此外，氟化試劑被廣泛認為是通過增加LiF含量來改善SEI的電化學穩(wěn)定性。隨后的X射線光電子能譜（XPS）深度測試顯示，富含LiF的SEI在鋰金屬的近表面生成。它的柔韌性也在抑制鋰枝晶的生長和改善鋰金屬負極的界面循環(huán)穩(wěn)定性方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，促進了高容量保持率（65次循環(huán)后為92.93%）。總體而言，該論文提出了高溫和室溫循環(huán)過程中對鋰金屬負極的保護策略，有望促進鋰金屬電池的實際應(yīng)用。

Thermally Stable Polymer-Rich Solid Electrolyte Interphase for Safe Lithium Metal Pouch Cells. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202214545

AM：無EC電解液實現(xiàn)-50℃軟包鋰離子電池

低溫對目前鋰離子電池（LIBs）的運行提出了重大挑戰(zhàn)，因為它會導致低容量保持和糟糕的電池充電性。商用LIBs中的電解液過于依賴碳酸乙烯酯（EC），以在石墨（Gr）負極上產(chǎn)生穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面（SEI），但其高熔點（36.4℃）嚴重限制了0℃以下的離子傳輸，從而導致能量損失和析鋰。

清華大學張強教授等報告了一類由乙酸甲酯（MA）、氟化醚（FE）和雙（氟磺酰）亞胺鋰（LiFSI）鹽組成的不含EC的電解液，它在不影響電池壽命的情況下表現(xiàn)出顯著的低溫性能。研究發(fā)現(xiàn)，在零度以下的溫度，EC會形成高阻抗的SEI，嚴重阻礙了電極動力學，而無EC的電解液通過陰離子分解可形成高度穩(wěn)定、低阻抗的SEI，從而提高容量保持率，并消除充電過程中的鋰沉積。結(jié)果采用無EC電解液的軟包鈷酸鋰(LCO)|Gr電池在25℃下持續(xù)了900次循環(huán)（1C），而LiNi_0.85Co_0.10Al_0.05O₂(NCA)|Gr電池在-15℃下持續(xù)了300次循環(huán)（0.3C），兩者在可比條件下是文獻中表現(xiàn)最好的。此外，即使在零下50攝氏度，采用無EC電解液的NCA|Gr電池仍能提供76%的室溫容量，超過了基于EC的電解液。這項研究顯示，與傳統(tǒng)的基于EC的電解液相比，無EC電解液在低溫LIB方面可以表現(xiàn)出全面的性能優(yōu)勢。

Ethylene-Carbonate-Free Electrolytes for Rechargeable Li-Ion Pouch Cells at Sub-Freezing Temperatures. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202206448

AM：削弱封裝多硫化物的溶劑的溶劑化能力實現(xiàn)長壽命鋰硫電池

長循環(huán)壽命是實用鋰硫電池的先決條件，但卻受到可溶性多硫化物和鋰金屬負極之間副反應(yīng)的限制。對多硫化物溶劑化結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)使得封裝多硫化物電解液（EPSE）成為抑制寄生反應(yīng)的一個有希望的解決方案。其中，多硫化鋰外部溶劑化殼中溶劑的溶劑化能力對于EPSE的封裝效果至關(guān)重要。

清華大學張強教授、北京理工大學張學強助理教授等證明1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（HFE）是構(gòu)建EPSE的一種優(yōu)越的外殼溶劑?；诜鸁N鏈的巨大的立體阻礙，吸電子的全氟段（-CF₂-）進一步賦予了HFE突出的弱溶劑能力，HFE只分布在LiPSs周圍的外部溶劑殼中，幾乎不改變LiPSs的內(nèi)部溶劑殼。結(jié)果，HFE-EPSE將采用超薄鋰金屬負極（50μm）和高面負載硫正極（4.4 mg cm^?2）的鋰硫電池的壽命從54次提高到135次。此外，基于HFE-EPSE的334 Wh kg^-1鋰硫軟包電池（2.4 Ah）穩(wěn)定地經(jīng)歷了25個循環(huán)?？傮w而言，這項工作證明了外殼溶劑的弱化溶劑化力對構(gòu)建卓越的EPSE的作用，并將激發(fā)多硫化物的溶劑化化學對實現(xiàn)實用鋰硫電池的意義。

Weakening the Solvating Power of Solvents to Encapsulate Lithium Polysulfides Enables Long-Cycling Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202205284

Chem：首次證實鋰硫電池中的陽離子多硫化鋰

多硫化鋰（LiPSs）是參與鋰硫（Li-S）電池每一個工作電化學過程的重要中間體。揭示LiPSs在電解液中的存在形式對于理解反應(yīng)機理和合理設(shè)計高性能Li-S電池至關(guān)重要。

清華大學張強教授、北京理工大學李博權(quán)副研究員等開創(chuàng)性地證明LiPSs在電解液中是弱解離的，但表現(xiàn)出結(jié)合額外鋰離子并形成陽離子LiPSs（例如Li₃S₆⁺）的強烈傾向。動力學評價進一步表明，陽離子LiPSs在正極反應(yīng)中更緩慢，而在與鋰金屬負極反應(yīng)時更具侵略性。因此，降低鹽濃度被證明可以抑制陽離子LiPSs的形成，并被證明可以有效提高具有高能量密度的實用Li-S軟包電池的性能。這項工作揭示了電解液中陽離子LiPSs的存在，并為改善Li-S電池的電化學性能提供了方向性指導。

Cationic lithium polysulfides in lithium–sulfur batteries. Chem 2022. DOI: 10.1016/j.chempr.2022.07.004

Angew：通過動態(tài)電容實時量化鋰離子電池工作時的析鋰

先進鋰離子電池(LIBs)的全部性能被神秘的析鋰行為所阻擋。一種與實際工作條件相適應(yīng)的快速量化析鋰的測定方法對于安全工作的LIBs來說是迫切需要的。

清華大學張強教授、北京理工大學黃佳琦教授等首次報告了一種可應(yīng)用于工作電池的實時測定方法，并可定量檢測析鋰。通過結(jié)合電化學活性表面積（ECSA）和負極電雙層（EDL）電容之間的強關(guān)聯(lián)性，作者提出了一個產(chǎn)生析鋰的機制。與析鋰有關(guān)的難以捉摸的信號可以通過ECSA和EDL之間的相關(guān)性得到加強。石墨負極表面的EDL的電容值被用作充電過程中析鋰的定量指標。此外，作者證明，石墨負極在動態(tài)條件下的電容變化可以通過單頻動態(tài)電化學阻抗譜（DEIS）測試實時監(jiān)測。電容的上升趨勢表明析鋰的開始?；诘刃щ娐贩治?，作者提出，具有特征頻率的動態(tài)電容測量（DCM）可以在全電池電容圖中明確指示石墨負極的電容變化。由于單頻DEIS的可及性和快速的數(shù)據(jù)生成，所提出的機制是析鋰檢測的一個突破，它將進一步為電池安全預警提供了一個基于電容的有效析鋰測定方法。

Operando Quantified Lithium Plating Determination Enabled by Dynamic Capacitance Measurement in Working Li-Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202210365

Joule：量化無負極電池中電解液分解反應(yīng)的表觀電子轉(zhuǎn)移數(shù)

固體電解質(zhì)界面相（SEI）在決定非水電池負極的穩(wěn)定性方面起著關(guān)鍵作用。然而，作為構(gòu)建穩(wěn)定SEI不可或缺的一環(huán)，電解液的分解機制卻鮮有定量的了解。

清華大學張強教授、北京理工大學張學強助理教授等通過簡單但精確的定量核磁共振(qNMR)方法獲得了定量描述電解液組分分解機理的表觀電子轉(zhuǎn)移數(shù)（ETN），該方法以”一站式”的方式可同時測量電解液演化和累積的非活性Li⁰。作為一個定量描述符， ETN是在基于雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）-碳酸二甲酯（DMC）的局部高濃度電解液工作的鋰金屬電池中獲得的。通過電解液定量核磁共振（ely-qNMR）和滴定-qNMR分別對電解液的演化和同時積累的非活性鋰進行精確測量，不同電解液成分的分解率和決定電解液命運的ETNs都可以以 “一站式 “的方式獲得。ETNs的識別為電解液分解機制提供了開創(chuàng)性的見解，并為電解液設(shè)計提供了新的愿景，以促進非水充電電池的不斷發(fā)展。

Quantifying the apparent electron transfer number of electrolyte decomposition reactions in anode-free batteries. Joule 2022. DOI: 10.1016/j.joule.2022.07.003

JACS：調(diào)節(jié)鋰鹽抑制鋰硫電池中電催化劑的表面凝膠化

鋰硫（Li-S）電池作為高能量密度的儲能設(shè)備具有巨大的潛力。電催化劑被廣泛采用，以加速硫正極的氧化還原動力學。電催化劑、溶劑和鋰鹽之間的相互作用極大地決定了Li-S電池的實際工作性能。

清華大學張強教授、北京理工大學李博權(quán)特別副研究員等發(fā)現(xiàn)雙三氟甲磺酰亞胺鋰（LiTFSI）會加劇MoS₂電催化劑的表面凝膠化。詳細來說，LiTFSI中的三氟甲磺?；cMoS₂電催化劑上的路易斯酸性位點相互作用，產(chǎn)生一個電子缺陷中心，具有高路易斯酸度的電子缺陷中心會引1,3-二氧戊環(huán)溶劑的陽離子聚合，并產(chǎn)生一個表面凝膠層，從而降低電催化活性。為解決上述問題，作者引入了路易斯堿鹽碘化鋰（LiI）來阻斷LiTFSI和MoS₂之間的相互作用并抑制表面凝膠化。因此，采用MoS₂電催化劑和LiI添加劑的Li-S電池在軟包電池水平上實現(xiàn)了416 W h kg^-1的超高實際能量密度。這項工作提供了一種有效的鋰鹽來提高Li-S電池的電催化活性，并加深了對儲能系統(tǒng)中電催化劑、溶劑和鹽之間相互作用的基本理解。

Regulating Lithium Salt to Inhibit Surface Gelation on an Electrocatalyst for High-Energy-Density Lithium–Sulfur Batteries. Journal of the American Chemical Society 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c04176

Angew：可在80℃下工作的鋅-空氣電池

水系鋅-空氣電池具有固有的安全性，面對高溫工作條件時尤其值得稱贊。然而，它們在高溫下的工作可行性卻很少被研究。

清華大學張強教授、北京理工大學李博權(quán)特別副研究員等系統(tǒng)地研究了高溫鋅-空氣電池的工作可行性。其中，溫度對空氣正極、鋅負極和水系電解液的影響被解耦，以確定有利的和不利的因素。具體來說，在高溫條件下，電解液導電性、正負極動力學和負極反鈍化都得到了優(yōu)化，而源于強化析氫反應(yīng)的負極法拉第效率下降則成為主要瓶頸，這為未來高溫性能的提升指明了研究方向?；诖耍髡哐菔玖嗽?0℃下工作的鋅-空氣電池，充分體現(xiàn)了鋅-空氣電池滿足安全高溫儲能的可行性?？傮w而言，這項工作揭示了鋅-空氣電池在高溫下滿足儲能的潛力，并將指導先進電池向惡劣工作條件的進一步發(fā)展。

Working Zinc–Air Batteries at 80?°C. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202208042

Angew：通過合理的分子設(shè)計使SEI氟化助力實用鋰金屬電池

實用鋰金屬電池的壽命因鋰金屬負極的不穩(wěn)定性而受到嚴重阻礙。含氟固體電解質(zhì)界面相（SEI）成為改善鋰金屬負極穩(wěn)定性的一個有希望的策略。其中，氟化分子的合理設(shè)計是構(gòu)建氟化SEI的關(guān)鍵。

清華大學張強教授、北京理工大學張學強助理教授等提出了氟化分子的設(shè)計原則。具體而言，作者合理地設(shè)計和合成了一個活化的氟烷基分子（AFA），即2,2,3,3-四氟丁烷-1,4-二醇二硝酸酯，以構(gòu)建氟化SEI。首先，氟烷基（-CF₂CF₂-）作為富集的F儲庫，以生成LiF。其次，C-F鍵的脫氟作用因β-位點上的留基而明顯增強，有利于LiF形成反應(yīng)的快速動力學。最后，從AFA中實現(xiàn)了快速和充分的氟化物釋放，這有助于在關(guān)鍵系統(tǒng)中實現(xiàn)卓越的電池性能?；诖?，通過在電解液中添加5 v%的小劑量AFA實現(xiàn)了Li-S電池中的氟化SEI，并實現(xiàn)了均勻的鋰沉積/剝離。此外，在苛刻條件下的Li-S電池，包括高面負載正極（4.0 mgS cm^-2）和有限的鋰負極（50 μm），可實現(xiàn)183次循環(huán)，這是采用常用添加劑LiNO₃的3倍。此外，360 Wh kg^-1的Li-S軟包電池（基于軟包電池中所有部件的質(zhì)量）可提供25次循環(huán)。

Fluorinating the Solid Electrolyte Interphase by Rational Molecular Design for Practical Lithium-Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202204776

Angew：原始混合導電界面為工作電池提供有效的預鋰化

接觸式預鋰化是補償鋰離子電池初始容量損失的一個重要策略。然而，由于鋰轉(zhuǎn)化不充分而產(chǎn)生的死鋰降低了可充電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

清華大學張強教授等首次將單溶劑碳酸二甲酯（DMC）電解液用于接觸預鋰化。研究發(fā)現(xiàn)，這種電解液在鋰源和負極上誘發(fā)的低有機物含量的原始電解質(zhì)界面（REI）是一種混合離子/電子導體。因此，即使在鋰源被DMC衍生的REI完全包裹的情況下，電子通道仍然可以保持。結(jié)果，可以實現(xiàn)92.8%的優(yōu)秀鋰利用率和可忽略不計的死鋰產(chǎn)量。此外，這種策略使電池具有非常高的初始庫侖效率（90.0 %）和210次循環(huán)的優(yōu)異容量保持率（94.9 %），突出了REI對于有效接觸預鋰化的重要性。

The Raw Mixed Conducting Interphase Affords Effective Prelithiation in Working Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202205697

Angew：硝酸鹽離子的修飾使鋰金屬電池中的SEI變得穩(wěn)定

高能量密度的鋰金屬電池（LMBs）的壽命受到異質(zhì)固體電解質(zhì)界面相（SEI）的阻礙。為了在工作的電池中獲得均勻的SEI，合理的電解液設(shè)計被大力考慮。

清華大學張強教授、北京理工大學張學強助理教授等提出并驗證了硝酸鹽離子（NO₃-）的改性，以改善實用LMB中SEI的均勻性。其中，NO₃-與一個基于醚的分子相連，形成二硝酸異山梨酯（ISDN），以打破NO₃-的共振結(jié)構(gòu)，從而提高還原性。因此，ISDN中非共振-NO₃的分解使SEI富含豐富的LiN_xO_y，并誘導均勻的鋰沉積。結(jié)果，使用ISDN添加劑的鋰硫電池在100次循環(huán)后可提供83.7%的容量保持率，而使用LiNO₃的電池在55次循環(huán)后會出現(xiàn)快速衰減。此外，使用ISDN添加劑的鋰硫軟包電池提供了319 Wh kg^-1的比能量，并經(jīng)歷了20次循環(huán)。這項工作為設(shè)計改善SEI的添加劑以穩(wěn)定LMB提供了現(xiàn)實的參考。

Modification of Nitrate Ion Enables Stable Solid Electrolyte Interphase in Lithium Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202201406

AM：暢通的電子通道使鋰離子電池的高效接觸預鋰化成為可能

接觸預鋰化被強烈認為可補償鋰離子電池的初始容量損失，從而在工作電池的超長循環(huán)壽命和大規(guī)模儲能系統(tǒng)的應(yīng)用方面表現(xiàn)出巨大的潛力。然而，接觸預鋰化的犧牲鋰源的利用率很低（<65%）。

清華大學張強教授、北京理工大學閆崇副教授等從鋰源/負極界面的角度，通過調(diào)節(jié)初始接觸狀態(tài)，描述了接觸預鋰化的基本機制，并成功地闡明了容量衰減的病因。具體來說，創(chuàng)建豐富的電子通道是使接觸預鋰化具有更高的鋰利用率的途徑，因為減輕的局部電流密度減少了鋰溶解的蝕刻和電子通道上的SEI擴展。作為演示，真空熱蒸發(fā)沉積鋰膜使接觸界面擁有足夠的電子通道結(jié)構(gòu)，從而使鋰的利用率達到91.0%，并降低了死鋰的產(chǎn)量。

Unblocked Electron Channels Enable Efficient Contact Prelithiation for Lithium-Ion Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202110337

Chem：一種用于實用鋰硫電池的封裝多硫化物電解液

實用的鋰硫電池由于鋰金屬負極和可溶性多硫化鋰（LiPSs）中間物之間的寄生反應(yīng)而受到嚴重阻礙。LiPSs的溶劑化結(jié)構(gòu)在決定反應(yīng)動力學方面起著關(guān)鍵作用。

清華大學張強教授、北京理工大學張學強助理教授等提出了一種封裝型LiPSs電解液（EPSE），以抑制基于LiPSs的納米異質(zhì)溶劑化結(jié)構(gòu)設(shè)計的寄生反應(yīng)。在EPSE中，以二異丙基硫醚（DIPS）為輔助溶劑，可溶性LiPSs被封裝在兩個具有不同溶劑化能力和還原穩(wěn)定性的同心溶劑殼中。外層溶劑殼中具有還原穩(wěn)定性的DIPS顯著抑制了封裝的LiPSs和金屬鋰之間的寄生反應(yīng)。結(jié)果，在苛刻的條件下，一個1.2 Ah的軟包電池在EPSE中經(jīng)歷了103次循環(huán)。總體而言，這項工作提供了構(gòu)建EPSE的兩個關(guān)鍵標準，即外溶劑殼中溶劑應(yīng)具有差溶劑化能力和高還原穩(wěn)定性，它為調(diào)節(jié)LiPSs的溶劑化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)長循環(huán)鋰硫電池開辟了新的領(lǐng)域。

An encapsulating lithium-polysulfide electrolyte for practical lithium–sulfur batteries. Chem 2022. DOI: 10.1016/j.chempr.2021.12.023