近日，国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition（中科院1区TOP，影响因子16.1）和Energy Storage Materials（中科院1区TOP,影响因子18.9）在线发表了我院陈重学副教授课题组的最新研究成果。三篇论文题目分别为“Reconstructing Helmholtz plane enables robust F-rich interface for long-life and high-safe sodium-ion batteries”（第一作者为我院2022级博士陈龙）、 “Dragging effect induced fast desolvation kinetics and −50 ℃ workable high-safe lithium batteries” （第一作者为我院2022级博士陈龙）和“Low-strain layered Zn_0.56VOPO₄∙2H₂O as a high-voltage and long-lifespan cathode material for Zn-ion batteries”（第一作者为我院2021级博士生赵栋），陈重学副教授为通讯作者，武汉大学动力与机械学院为第一通讯单位。

硬碳负极是钠离子电池最具应用潜力的负极材料，但是其与目前的碳酸酯基电解液体系兼容性差，极大阻碍了其工业化应用。鉴于电极/电解质界面性质高度依赖于亥姆霍兹平面的构型，陈龙等确定了PFBE（阴离子结合能）和CAE（碳吸附能）两个重要指标，并以此进行溶剂筛选，确定了TFEP为最佳溶剂。合理设计的TFEP基电解质使Na||HC半电池和2.8 Ah HC||Na₄Fe₃（PO₄）₂P₂O₇软包电池具有优异的倍率性能、长循环寿命、高安全性和低温适应性。

《Angewandte Chemie International Edition》

目前锂离子电池大多使用以碳酸乙烯酯为主要组分的碳酸酯基电解液，因此存在工作温区窄、倍率性能差和安全性低等问题。考虑到低温和倍率性能很大程度上由脱溶剂化过程决定，陈龙等利用不同锂离子亲和力的溶剂构建了具有自适应性质的双层溶剂化结构。这种特殊的结构显著降低了锂离子的脱溶剂化能垒，提高了锂离子的扩散动力学。使用此电解液组装的4 Ah Gr||NMC811软包电池表现出优异的电化学性能（400次循环94.1%容量保持率）、出色的倍率性能（4C容量保持率75%）和宽阔的工作温区（-50~ +60 ℃）。同时由于引入了磷酸酯溶剂，软包电池安全性能也得到明显改善，可以通过针刺、热箱等安全测试。

《Energy Storage Materials》

   水系锌离子电池具有安全性高、原料丰富、成本低廉、绿色环保等诸多优点，是大规模储能电池的理想选择之一。然而目前锌金属负极存在枝晶、腐蚀、钝化和利用率低等问题。尽管目前有很多针对锌金属和电解液的改性策略，但是都没有从根本上解决上述问题。开发含锌正极与非锌负极相匹配的“摇椅式”电池是应对上述挑战的一种有效策略，然而，这种能够提供可逆和稳定的Zn²⁺存储的含锌结构却很少报道。赵栋等通过溶剂热还原法制取了Zn_0.56VOPO₄∙2H₂O，并首次揭示了其储锌机理，该正极可提供104.2 mAh g^-1的可逆容量和优异的循环性能。与有机材料9，10-AQ匹配构建了“摇椅式”水系锌离子电池，400周循环后容量保持率为87.4%，该工作可为大规模储能用水系锌离子电池的设计提供新思路。

《Energy Storage Materials》

这三项工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省重点研发计划和武汉大学自主科研项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202407717

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103098

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103239