追求高功率密度、高安全性的锂金属电池是开发下一代储能设备的关键。锂(Li)的理论比容量为3860 mAh g^-1，氧化还原电位低(与标准氢电极相比为-3.04 V)，被认为是下一代高能量密度电池的有前途的阳极。然而，锂金属电池(LMB)的应用存在严重的安全性问题，并且由于电极和隔膜之间的界面间隙处产生锂枝晶从而导致容量快速下降。抑制锂枝晶生长的最有效策略之一是对隔膜进行表面改性，再生固-电解质间相(SEI)膜。由于在充放电过程中，SEI膜会在分离器和阳极之间自发地电化学形成，因此精确的结构设计和合适的组件对于SEI的原位形成至关重要，但很难控制。

目前最常用的聚合物隔膜或无机隔膜存在Li⁺电导率低、电化学稳定性窗口窄、界面亲和力差、锂枝晶生长严重等问题，不利于电池中高性能SEI膜的形成。无机/聚合物杂化分离材料具有高离子电导率、高机械强度、高热稳定性、高柔韧性和界面亲和性等优点，近年来受到了科学家们的广泛关注。

近日，庞欢教授团队和陕西科技大学苏庆梅教授、黄文欢教授合作构建了离子液体（IL）限制的MOF/聚合物3D多孔膜，用于促进Janus异质LiF/Li₃N富SEI膜在纳米纤维上的原位电化学转化。这种结合到隔膜中的3D Janus SEI提供了快速的Li⁺传输路线，显示出8.17×10-4 S cm^-1的优异室温离子电导率和0.82的Li⁺迁移数。利用低温透射电镜对SEI中原位形成的LiF和Li₃N纳米晶体以及锂枝晶的沉积进行了可视化监测，这对电池充放电过程中结构演变的理论模拟和动力学分析非常有益。特别地，这种具有高热稳定性和机械强度的膜用于固态Li//LiFePO₄和Li//NCM-811全电池，甚至用于软包电池，显示出增强的倍率性能和超长的寿命。

该成果在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上发表。

文章信息： Xingxing Zhang, Qingmei Su*, Gaohui Du, Bingshe Xu, Shun Wang, Zhuo Chen, Liming Wang, Wenhuan Huang*, and Huan Pang*. Stabilizing Solid-state Lithium Metal Batteries through In Situ Generated Janus-heterarchical LiF-rich SEI in Ionic Liquid Confined 3D MOF/Polymer Membranes.

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202304947

锂资源有限，成本高，安全问题大，使得锂离子电池只是一个中期解决方案。值得关注的是，水系锌离子电池(ZIBs)由于其安全性和无毒性，可以与锂离子电池竞争能源市场。目前，对ZIBs的研究主要集中在锌箔为阳极，活性材料为阴极的循环性能上，具有较高的负/正(NP)比。因此，由于其日历寿命和高NP比，锌箔可能不适合大规模工业应用。作为对比，锌基粉末(Zn-P)材料具有许多积极的特点，如低的性价比，良好的机械性能和加工性。然而，其微观结构预计会使Zn阳极更加复杂，这增加了腐蚀的风险，并且其固有的化学不稳定性限制了其进一步的应用。

近日，庞欢教授团队与电子科技大学刘兴泉教授开发了实心、空心和蛋黄壳的一系列锌碳复合微球作为锌金属缓冲器用于锌阳极的电镀剥离。其中蛋黄壳的微球(ZCYSM)具有优异的电子、离子电导率、以及抗腐蚀和缓冲作用。组装的对称电池在高电流密度为10 mA cm⁻²时具有超过4000 h的优异循环稳定性和4 Ah cm⁻²的累积电镀容量。组装的Zn//CaV₆O₁₆·3H₂O电池在5A g⁻¹的电流密度下循环超过5000次，制备的耐用的软包电池可以给人工突触器件长时间供电，为水系锌电池提供新型的潜在的应用方向。

该成果在国际顶级期刊Advanced Materials上发表。

文章信息：Qiang Hu, Junmin Hou, Yunbo Liu, Lei Li, Qiwen Ran, Jingqin Mao, Xingquan Liu*, Jingxin Zhao*, and Huan Pang*, Modulating zinc metal reversibility by confined antifluctuator film for durable and dendrite-free zinc ion batteries, Advanced Materials.

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202303336.