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EEM | 锂硫电池专刊热点文章精选

已有 371 次阅读 2026-10-16 10:22 |个人分类:能源与环境材料|系统分类:论文交流

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感谢广大学者一直以来对EEM公众号的关注,我们精选了2024-2026年锂硫电池专刊中的5篇热点文章,并附有中文简读链接,欢迎阅读分享!

文章速览

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EEM | 深圳北理莫斯科大学程俊业:高熵硫化物电催化剂助力长循环锂硫电池

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深圳北理莫斯科大学程俊业副教授针对锂硫电池中长链多硫化锂(LiPS)穿梭效应导致的容量衰减与循环不稳定问题,创新性地引入高熵硫化物作为电极催化剂,系统性探索其对LiPS转化动力学与电池性能提升的调控作用。通过双步水热反应法合成了三种不同金属组合的高熵硫化物材料,其中,GS-1由Ni、Co、Fe、Mg和Zn元素组成,GS-2由Ni、Co、Cu、Mg和Zn元素组成,而GS-3则由Ni、Co、Fe、Mg和Ti元素构成。GS-3通过引入Ti元素以进一步优化材料的催化活性及结构稳定性,最终展现出最优异的电化学性能。

Kenji Miyatake* , Suguru Wada, Lin Guo, Fang Xian, Fanghua Liu, Ahmed Mohamed Ahmed Mahmoud, Vikrant Yadav, and Chun Yik Wong, All-Solid-State Rechargeable Air Batteries with Naphthoquinone-Based Negative Electrodes: Improved Performance and Cyclability. Energy Environ. Mater. 2025, 8(4), e70007.

DOI: 10.1002/eem2.70007

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EEM | 大连理工大学胡方圆教授:10分钟高效制备阻燃、氧化动力学增强型水系粘结剂

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大连理工大学胡方圆教授以聚乙烯亚胺PEI和多环氧杂环化合物异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)为原料,在无催化剂、无有毒溶剂的温和条件下,10 min快速制备出一种环境友的新型多功能水性粘结剂(PEI-TIC)。PEI-TIC粘结剂具有三维交联网络,利于离子传输和容纳充放电过程中的体积变化,具有优异的粘结力和机械性能。此外,该工作通过实验和理论模拟,证实了PEI-TIC粘结剂对多硫化物的强化学吸附作用、强催化转化能力和高安全性,阐明了PEI-TIC聚合物粘结剂的阻燃机理。因此,基于PEI-TIC粘结剂制得的电极在0.1 C和2 C倍率下,放电比容量分别为1298和823 mAh g-1,且在0.5 C倍率下经800次循环后,其容量衰减率仅为0.035%;即使在7.1 mg cm−2条件下,PEI-TIC电极仍可保持7.2 mA h g-1的高面积容量和良好的循环稳定性。该项工作面向实际应用,为高性能、高安全锂硫电池正极粘结剂的开发提供了新思路。

Tianpeng Zhang, Borui Li, Zihui Song, Wanyuan Jiang, Siyang Liu, Runyue Mao, Xigao Jian, Fangyuan Hu*. Ten-Minute Synthesis of a New Redox-Active Aqueous Binder for Flame-Retardant Li-S Batteries. Energy Environ. Mater. 2024, 7(2), e12572.

DOI: 10.1002/eem2.12572

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EEM | 长春理工大学王进贤 & 王新综述:硫化物固体电解质的空气稳定性失效机理及应对策略

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长春理工大学王进贤教授 & 王新教授团队聚焦硫化物固体电解质空气稳定性的系统综述,围绕其理论机制、改性策略、现实挑战与未来方向展开全面梳理。文章首先指出,硫化物电解质因高离子电导率与易加工性成为全固态电池核心材料,但空气稳定性差是最大瓶颈,暴露于空气易水解氧化、释放硫化氢、结构失效,严重制约产业化。综述系统总结了五大核心理论:无规网络理论、软硬酸碱理论、晶界缺陷调控、热力学分析与界面反应动力学,从原子与分子层面揭示空气不稳定性根源。在此基础上,重点阐述四类提升策略:元素掺杂、表面工程、硫化氢吸收剂及复合协同改性,其中多元素共掺、无机/有机包覆、聚合物-硫化物复合等方案可显著抑制水解、降低气体释放。同时指出当前研究存在工艺难规模化、多环境因子耦合、性能相互制约、长期降解机制不清、表征技术不匹配等关键挑战。最后展望未来需通过多尺度模拟、原位表征、多功能低成本改性及建立工业测试标准,推动硫化物电解质真正走向实用化,为全固态电池的商业化提供理论与技术支撑。

Hongbing Ding, Yue Hu, Xin Li, Yang Su, Xinlu Wang, Hongbo Zhang, Guixia Liu, Wensheng Yu, Xiangting Dong, Jinxian Wang*, Xin Wang*, Air Stability of Sulfide Solid Electrolytes: From Theoretical Insights to Practical Solutions. Energy Environ. Mater. 2026, 9(6), e70357.

DOI: 10.1002/eem2.70357

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EEM | 美国密歇根州立大学Ruigang Wang:SnSe2@Ti3C2Tx Mxene异质结构隔膜在先进锂硫电池中的应用

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美国 密歇根州立大学化学工程与材料科学系Ruigang Wang教授团队报告了一种合理设计的 SnSe2 @Ti3C2Tx MXene异质结构,它是一种多功能隔膜涂层,可协同结合强力的路易斯酸性吸附位点、催化界面和高导电性极性终止的MXene基质。SnSe2纳米片提供了丰富的催化中心,可加速可溶性Li2Sx物种的氧化还原转化,而Ti3C2Tx则确保了电子的快速传输和多硫化物中间体的稳健化学固定。这种界面协同作用有效地抑制了穿梭效应,降低了电化学极化,促进了快速的电荷转移。电化学评估结果表明,在0.2 C 条件下,初始放电容量为1626 mAh g-1,库仑效率接近100%。在高硫负载(5 mg cm-2)和贫电解质条件(E/S = 6 μL mg-1)下,采用SnSe2 @MXene 涂层隔膜的电池在120个循环后可提供751 mAh g-1的容量,保持了初始容量的70.9%。值得注意的是,在 1 C 条件下进行长期循环,循环次数超过1000次,容量保持率为44.4%,结构衰变极小。这项工作展示了一种可扩展的有效隔膜工程策略,确立了SnSe2 @MXene 作为一种可行的高能量密度锂-硫电池平台。

Amirhossein Mirtaleb, Matija Scekic, Ruigang Wang*, Synergistic SnSe2@TigC2T2 MXene Heterostructured Separator for Highly Efficient Polysulfide Adsorption, Catalytic Redox Acceleration, and Enhanced Electrochemical Stability in Advanced Lithium-Sulfur Batteries. Energy Environ. Mater. 2025, 9(2), e70173.

DOI: 10.1002/eem2.70173

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EEM | 韩国成均馆大学 Ho Seok Park:N、P共掺杂非晶碳基体限域的氧化还原介导型 Mo₂C 纳米颗粒用于锂硫电池

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韩国成均馆大学成均馆大学工学院化学工程学院Ho Seok Park教授团队针对锂硫电池(LSB)中多硫化锂(LiPS)缓慢转化和界面不稳定问题,提出了一种由Mo2C纳米颗粒嵌入氮磷共掺杂非晶碳基体并负载于还原氧化石墨烯上的多功能中间层(MNPG)。通过自组装和热转化方法合成MNPG,使Mo2C均匀分布于极性多孔碳基体中,形成丰富的活性位点和高电子/离子传导通道。材料表征证实了Mo2C的高结晶性和碳基体的无序结构,且N、P的协同掺杂增强了LiPS吸附和界面稳定性。电化学性能测试显示,MNPG隔膜显著提升了电池的倍率和循环性能(0.1C下容量达1549 mAh g-1,5.0 C下为802 mAh g-1,200次循环后容量保持率为81.1%),并加速了LiPS的可逆转化。密度泛函理论(DFT)计算进一步揭示了材料对LiPS的强吸附作用。该工作为锂硫电池界面工程提供了高效、可行的新策略,有助于推动高性能锂硫电池的实际应用。

Won Il Kim, Min Ju Kim, Hyunyoung Park, Minjun Hwang, Jin Suk Byun, Jaeheon Lee, Jongsoon Kim, and Ho Seok Park*, Redox-Mediating Mo2C Nanoparticles Confined Within Nitrogen- and Phosphorus-Codoped Amorphous Carbon Matrix for Lithium-Sulfur Batteries. Energy Environ. Mater. 2025, 9(2), e70156.

DOI: 10.1002/eem2.70156

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中国科学院材料大类一区,环境科学,材料科学:综合小类双一区

● JCR Q1分区

● 高质量科技期刊材料科学综合类T1期刊

● 2025年IF 13.8,CiteScore 26.6

● SCIE、Scopus、EI和WJCI数据库收录

● 中国核心引文库CSCD核心库来源期刊

● 2021-2025中国最具国际影响力学术期刊

● 2024年入选“中国科技期刊卓越行动计划”二期

Energy & Environmental Materials 

(简称EEM,中文名:能源与环境材料)是由郑州大学出版的国内外公开发行的英文期刊,主要报道能源捕获、转换、储存和传输材料以及洁净环境材料领域的高水平研究成果。EEM为材料、化学、物理、医学及工程等多学科及交叉学科的研究者提供交流平台,激发新火花、提出新概念、发展新技术、推进新政策,共同致力于清洁、环境友好的能源材料研发,促进人类社会可持续健康发展。

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GMT+8, 2026-10-18 18:19

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