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Literature Digest

文献日报

2026年10月27日(周二) 锂电池相关 5 篇(弱溶剂化电解液1 · 高压电解液与 CEI1 · 凝胶聚合物电解质1 · 复合聚合物电解质1 · 粘结剂与快制造1)
本页为「锂电池相关」板块(5 篇)。所有文献均经 Crossref 逐条核验,点击 DOI 可直接跳转原文。 另一板块与往期归档见首页。

锂电池相关

锂电池相关 5 篇(弱溶剂化电解液1 · 高压电解液与 CEI1 · 凝胶聚合物电解质1 · 复合聚合物电解质1 · 粘结剂与快制造1)
01
锂电 · 弱溶剂化电解液
THP 单氧环醚弱溶剂PFPN 非配位稀释剂偶极-偶极竞争配位AGG 主导溶剂化4.3 V 600 圈 82.6%21.5 mg cm⁻² / 4.1 mAh cm⁻²

把不配位的 PFPN 丢进 THP 弱溶剂化体系,靠偶极-偶极把 THP 从第一鞘里拽走:Li‖NCM811 4.3 V 600 圈保持 82.6%,4.5 V / 21.5 mg cm⁻² 仍稳

Diluent-modulated localized weakly solvating electrolytes for high-efficiency lithium metal batteries

DOI 10.1016/j.ensm.2026.105281
期刊 Energy Storage Materials, 2026, 89, 105281 IF ≈ 18.9 | 被引 0 次
作者 Yilu Wu, Qinghui Zhang, Jiaqian Chen, Daize Mo, Kuirong Deng(共 5 位作者)
关键图
图:论文关键图(版权归原出版方,详见原文)
选题理由
弱溶剂化电解液(WSE)这两年几乎成了锂金属的标准答案,但做法高度同质:设计一个配位更弱的新溶剂分子。问题是新溶剂的合成路线复杂、成本高,而且配位能力的调节是跳变的——改一个端基,溶剂化结构可能直接跨过好几个台阶,没法连续微调。本文的聪明之处是把「设计溶剂」换成「设计溶剂的邻居」:主溶剂仍然用现成的 THP,只在旁边放一个完全不配位的 PFPN,用偶极作用把 THP 拉住。
设计策略
基质为四氢吡喃(THP,单氧环醚)+ LiFSI 的弱溶剂化体系;向其中加入乙氧基五氟环三磷腈(PFPN)作非配位稀释剂。PFPN 与 THP 之间存在强偶极-偶极作用,叠加稀释效应,抑制 THP 与 Li⁺ 配位,把 FSI⁻ 推进第一溶剂化鞘,形成以离子聚集体(AGG)为主的溶剂化结构。由此在锂侧与正极侧分别得到阴离子衍生的富 LiF 的 SEI 与 CEI。
关键结果
Li‖NCM811 在 4.3 V 截止下循环 600 圈容量保持 82.6%;把条件推到 4.5 V 且正极载量 21.5 mg cm⁻²(约 4.1 mAh cm⁻²)时,循环稳定性仍明显优于未加稀释剂的 WSE 对照。
读后点评
这篇真正的贡献是把「稀释剂」从 LHCE 里的惰性充填物,改造成一个能主动抢溶剂配位位的组分——注意它与经典 LHCE 的差别:那边靠的是高盐浓度把阴离子逼进第一鞘,这边盐浓度不动,靠的是 THP–PFPN 之间的偶极作用先把溶剂「拴住」。这意味着黏度、浸润、低温这几项不用为高浓付代价。局限也清楚:600 圈是 4.3 V,真正的门槛在 4.5 V 以上的长循环,摘要只给了「明显改善」而没给数字;PFPN 含磷含氟,还原/水解后是否会向负极输运磷物种、以及成本与毒性,摘要没提;THP 沸点与闪点偏低,工程上要单独评估。可迁移:任何「主溶剂已经很弱、但还差一口气」的体系,都可以先做一遍非配位第三组分的偶极匹配筛选,比重新合成溶剂省事得多。
02
锂电 · 高压电解液与 CEI
正己烷惰性稀释剂 8 vol%不参与 Li⁺ 溶剂化正极表面物理吸附层有机质富集 CEI4.5 V 300 圈 78.8%Ah 级软包 91.3%/60 圈

8 vol% 正己烷当惰性稀释剂:不进第一鞘,只趴在脱锂 NCM811 表面当物理挡板,4.5 V / 2C 300 圈保持 78.8%(对照 35.2%),Ah 级软包 60 圈 91.3%

Inert localized-weakly solvating electrolyte design for stable high-voltage LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 lithium metal batteries

DOI 10.1016/j.ensm.2026.105140
期刊 Energy Storage Materials, 2026, 88, 105140 IF ≈ 18.9 | 被引 1 次
作者 Hui Tian, Yufeng Luo, Zixin Hong, Zhenhan Fang, Qunqing Li, Shoushan Fan, Jiaping Wang(共 7 位作者)
关键图
图:论文关键图(版权归原出版方,详见原文)
选题理由
高镍正极的所有界面方案几乎都走「化学成膜」:加 VC、PS、LiPO₂F₂ 去参与分解,长出一层想要的膜。代价是添加剂被消耗——前几十圈效果最好,消耗完了阻抗就爬升。本文反其道而行:加一种完全不参与反应、也不参与溶剂化的惰性分子,让它物理吸附在脱锂态正极上,把活性位点盖住。保护层不被消耗,逻辑上就该更耐久。
设计策略
基质是氟化碳酸酯弱溶剂化电解液 1 M LiPF₆ in FEMC:FEC = 2:1 (v/v),加入 8 vol%(<10 vol%)非氟惰性稀释剂正己烷(Hex)。Hex 极性极弱,被排除在 Li⁺ 第一溶剂化鞘之外、不扰动体相溶剂化结构;同时优先吸附于高活性的脱锂 NCM811 表面,靠位阻阻断电解液与活性位点的直接接触,抑制氟化溶剂的过度氧化分解,并因此得到有机质富集、韧性更好的 CEI(对应地,也减少了 TM 溶出向负极的串扰)。
关键结果
NCM811‖Li 半电池在 4.5 V、2C(1C = 200 mA g⁻¹)下 300 圈保持 78.8%,对照体系仅 35.2%;60 ℃ 下 50 圈保持 94.6%。全电池(N/P = 2)2C 下 200 圈保持 81.6%;3.0 mAh cm⁻² 正极配 50 µm 锂的 Ah 级软包在 4.5 V 截止下 60 圈保持 91.3%。
读后点评
和上一篇对照着读很有意思:同样是往弱溶剂化体系里加第三组分,PFPN 是「抢溶剂」,Hex 是「抢正极表面」——一个改体相溶剂化,一个改界面接触概率,都不动盐也不动主溶剂。这篇最可迁移的是那个思路拐点:界面保护不一定非得靠成膜反应,物理吸附的惰性层同样能挡住电子转移,而且不消耗。局限必须点明:正己烷沸点 69 ℃、闪点 −22 ℃,是可燃低沸点烷烃,8 vol% 在软包里的产气、密封与安全评估是硬门槛,摘要完全没碰;「不扰动体相溶剂化」靠的是极性论证与谱学,但正己烷与氟化碳酸酯的互溶性有限,长期存放是否分层需要稳定性数据;60 圈软包、78.8%/300 圈属于可发表的验证强度,离车规还差得远。可迁移:低极性惰性小分子(烷烃、全氟烷烃)在高压正极上的选择性吸附,是筛选「不消耗型」界面保护剂的一条低成本路子。
03
锂电 · 凝胶聚合物电解质
同轴静电纺 P-I/P@P/PPEI-I 缓释碘t(Li⁺) = 0.882.34 mS cm⁻¹5 mA cm⁻² / 1000 hLi‖LFP 3000 圈 97%

把 PEI-I 塞进纳米纤维的核里缓慢释放:GPE 的 Li⁺ 迁移数做到 0.88、室温电导 2.34 mS cm⁻¹,5 mA cm⁻² 锂对称 1000 h,Li‖LFP 3000 圈保持 97%

Halogen-Induced Anion-Rich Solvation Structure Enables High Li+ Transference Number of Gel Polymer Electrolyte for Durable Lithium Metal Batteries

DOI 10.1002/aenm.202506710
期刊 Advanced Energy Materials, 2026, 16(14), e06710 IF ≈ 18.5 | 被引 13 次
作者 Peng Wang, Hailong Xie, Yike Liu, Zhengyuan Bai, Na Li, Shu Hong, Chuancong Zhou, Lutong Shan, Zaowen Zhao, Xiaodong Shi(共 10 位作者)
选题理由
凝胶聚合物电解质的老问题是「液态的那部分照旧按体相电解液的方式成膜」:阴离子不主导界面,SEI 里有机组分多、离子导通差;同时聚合物骨架把锂离子拖慢,迁移数常年卡在 0.3–0.5。常见的补救是加碘化锂或碘化物做界面改性,但一次性投料会很快被消耗掉。本文把碘做成「仓库」——封在纤维核里慢慢放,让界面在整个寿命期内持续被改造。
设计策略
用同轴静电纺制备核-鞘结构纳米纤维膜:核层为聚乙烯亚胺-碘络合物(PEI-I)与 PAN 的复合物,鞘层为 PAN/PVDF-HFP。PEI-I 在循环中缓慢释放,碘物种进入溶剂化环境、促进 Li⁺ 脱溶剂化并诱导无机 SEI(Li₃N/Li₂CO₃/LiF)生成;三维纤维网络同时承担力学骨架与阻燃功能(抑制传统 GPE 的可燃性)。
关键结果
优化后的 P-I/P@P/P GPE:Li⁺ 迁移数 0.88、室温离子电导 2.34 mS cm⁻¹,SEI 呈 Li₃N/Li₂CO₃/LiF 复合结构。Li‖Li 对称电池在 5 mA cm⁻² 下稳定极化 1000 h;Li‖Cu 库仑效率 97.84%;Li‖LiFePO₄ 全电池 3000 圈后容量保持 97%。
读后点评
「缓释」这个动作值得单独记下来:碘化物改界面是成熟套路,但把释放速率交给核层络合物的解离平衡,等于给界面工程加了一个时间维度——这与今天锂电板块另外两篇「加第三组分」的做法互为补充:它们改的是「谁在场」,这篇改的是「什么时候在场、在场多久」。0.88 的迁移数在 GPE 里确实少见,配合 5 mA cm⁻² 下 1000 h 的对称循环,说明阴离子被有效地「管住」了。局限:3000 圈是在 Li‖LFP 这种低压、低面容量体系上取得的,4.5 V 高镍侧的抗氧化与碘物种在高电位下的氧化(I⁻ → I₂/I₃⁻ 约 3.0–3.5 V)没有交代,这恰恰是含碘体系最常见的软肋;PEI 的胺基在正极侧易被氧化,鞘层能否完全隔绝需要长循环后的截面证据;2.34 mS cm⁻¹ 对室温 GPE 不算高,厚电极与高载量下的极化仍要看全文。
04
锂电 · 复合聚合物电解质
LAFE 原位复合电解质主链氟化聚醚Li/F 共掺羟基磷灰石纳米纤维 LANLi 富集/贫乏异质域3.0–5.7 V 窗口677 Wh kg⁻¹ / 10 Ah

氟化聚醚基体里织进 Li/F 共掺羟基磷灰石纳米纤维:电化学窗口撑到 3.0–5.7 V,Li‖NCM811 4.5–4.7 V、5C 跑 1000 圈,7 Ah 软包 677 Wh kg⁻¹ 且通过针刺

Nanofiber-Reinforced Composite Polymer Electrolyte Enables Continuous Lithium-Ion Transport and Anion-Rich Solvation Structure for 670 Wh kg-1 Lithium Batteries

DOI 10.1021/jacs.6c09551
期刊 Journal of the American Chemical Society, 2026, 148(34), 37007-37017 IF ≈ 14.4 | 被引 1 次
作者 Peiran Bian, Xingchen Song, Zhaozhong Wang, Jie Zhu, Yutong Ding, Jinping Zhang, Yuhu Li, Yansong Liu, Genglin Lou, Aihong Li, Chenxi Li, Yong Li, Hongtao Zhang, Yongsheng Chen(共 14 位作者)
选题理由
复合聚合物电解质里加填料是标准动作,但绝大多数填料是「惰性颗粒」——它们提高力学模量,却把离子通道切断,因为 Li⁺ 只能绕着颗粒走。本文把填料做成「连续且亲锂」的:纳米纤维自己就能导锂,还与基体之间存在亲和性反差,于是颗粒不再是障碍物,反而成了离子跳跃的中继站。这个思路把「复合」从力学手段变成了传输与溶剂化手段。
设计策略
原位制备复合聚合物电解质 LAFE:基体为主链含氟的聚醚,增强相为互连三维网络的 Li、F 共掺羟基磷灰石纳米纤维(LAN)。LAN 与氟化聚醚之间的 Li⁺ 亲和性差异,在微观上造出 Li 富集域与 Li 贫乏域的异质结构,把局部溶剂化环境推向阴离子富集;据此获得 anion-derived、富含 LiF/Li₃N/B–O 的 SEI 与 CEI(B–O 来自纤维成分),同时把电解液固化在骨架中以提高滥用耐受性。
关键结果
电化学稳定窗口扩展到 3.0–5.7 V。Li‖NCM811 电池在 4.5–4.7 V、5C 下稳定循环 1000 圈。软包层面:7 Ah Li‖LiCoO₂ 达 677 Wh kg⁻¹,10 Ah Li‖富锂锰基达 632 Wh kg⁻¹;5 Ah Li‖NCM811 软包通过针刺,不漏液、不起火。
读后点评
677 Wh kg⁻¹ 这个数按目前的行业口径已经进入「实验室软包天花板」区间,值得认真看它的边界:7 Ah 用 LiCoO₂、10 Ah 用富锂锰基,都是高压但相对成熟的化学,说明作者是在挑最容易兑现能量密度的组合;真正难的是 5C 与 1000 圈同时成立,这依赖 LAN 网络提供的连续通道,而不是靠把膜做薄。针刺通过是加分项,固化骨架确实能压住流动性。局限:氟化聚醚主链的合成成本与放大路线是产业化第一道坎;羟基磷灰石是生物陶瓷,批次粒径与掺杂均匀性会直接影响域结构一致性;1000 圈在 5C 高倍率下完成,但面容量、N/P 比与电解液注入量(g Ah⁻¹)这些决定「677 Wh kg⁻¹ 能不能复现」的关键参数,摘要没有给;异质域的「Li 富集/贫乏」目前是谱学与模拟层面的证据,缺乏直接的纳米尺度成像。可迁移:把「填料」从惰性颗粒换成同成分的连续纳米纤维,并刻意制造亲和性反差——这套做法对硫化物/卤化物复合正极同样适用。
05
锂电 · 粘结剂与快制造
ER–PVA 双聚合物180 ℃ / 5 min 快速固化剥离力 3.37 N氢键网络850.5 mAh g⁻¹ @0.1CCE ~98% / 100 圈

放热树脂 + PVA 双聚合物粘结剂:180 ℃ 五分钟固化,剥离力 3.37 N(PVDF 体系 0.25 N),硅负极 0.1C 可逆 850.5 mAh g⁻¹、百圈库仑效率约 98%

A Hydrogen-Bonded Dual-Polymer Binder for Ultrafast Manufacturing of Volume-Adaptive Silicon Anode Lithium-Ion Battery

DOI 10.1002/sstr.202500893
期刊 Small Structures, 2026, 7(3), e202500893 IF ≈ 8.6 | 被引 0 次
作者 Ruosi Qiao, Haining Zhang, Amirreza Tarafdar, Hansheng Li, Madan Bahadur Saud, M. Bilal Faheema, Andrea Jean Hoe, Changmin Shi, Quinn Qiao, Yeqing Wang(共 10 位作者)
选题理由
硅负极粘结剂的论文大多在比「谁更黏、谁自愈得更快」,很少有人算制造节拍:常规极片要在烘箱里走几十分钟,粘附力却仍然是短板——干燥太快,粘结剂来不及在颗粒间建立接触就被溶剂带走。本文把两个诉求并到一条链上:树脂固化时放热,热量本身帮助快速成膜;PVA 的羟基与树脂羧基之间形成氢键,粘附在快速蒸发条件下反而更强。
设计策略
粘结剂体系为放热树脂(ER)与聚乙烯醇(PVA)双组分。ER 在 180 ℃ 下 5 min 内完成热固化(对比常规烘干的数十分钟),固化放热加速溶剂脱除;ER 的羧基与 PVA 羟基之间的氢键在快速蒸发过程中维持颗粒间黏结,形成体积自适应网络以缓冲硅的膨胀。以剥离力(peel force)与倍率/循环性能对照 Si‖PVDF 体系。
关键结果
平均剥离力 3.37 N,Si‖PVDF 电极仅 0.25 N(约 13 倍)。Si‖ER–PVA 半电池在 0.2C 下 100 圈库仑效率稳定在约 98%;0.1C 下容量恢复至 850.5 mAh g⁻¹,PVDF 对照为 617.8 mAh g⁻¹。
读后点评
这篇的价值不在数字有多高,而在把「制造时间」当成粘结剂的评价指标——对想做量产的人,5 min 固化与 13 倍剥离力是可以直接换成产能与良率的量。氢键 + 共价固化的双网络也是硅负极的合理路线:氢键负责耗散、共价网络负责保形。局限要说得直白:0.2C、100 圈、约 98% CE 只是「能循环」,没有容量保持率、面载量与 N/P 比,也没有全电池数据,说服力比同批的高镍/固态工作弱一档;180 ℃ 固化对隔膜与产线烘箱是额外约束,且 ER 固化放热在厚电极内部可能造成温度梯度;850.5 mAh g⁻¹ 相对硅的理论容量(~3579 mAh g⁻¹)只发挥了不到四分之一,首效与活性物质利用率仍待交代。可迁移:「固化放热」这个内热源可以用来补偿厚电极的干燥不均,值得在干法/厚电极的热管理里借用。

编辑手记 · 锂电池相关

今天锂电这五篇,做的其实是同一件事的五个变体:在既有主体系里再插一个组分,然后决定它「站在那里」。第一篇让 PFPN 站在溶剂旁边——它自己不配位,靠偶极把 THP 从第一鞘里拽走,盐浓度一动没动,Li‖NCM811 在 4.3 V 下 600 圈保持 82.6%。第二篇让正己烷站在正极表面——同样不配位,但它的落点是脱锂 NCM811 的活性位点,靠物理位阻而不是成膜反应挡住电子转移,4.5 V 下 300 圈 78.8%,对照只有 35.2%。第三篇把碘关进纤维的核里:PEI-I 缓慢释放,迁移数做到 0.88,界面在整个寿命里持续被改造。第四篇把填料做成会导锂的连续纳米纤维,靠亲锂性反差造出 Li 富集/贫乏域,窗口撑到 5.7 V、7 Ah 软包 677 Wh kg⁻¹。第五篇站在制造端:放热树脂与 PVA 的氢键网络让固化从几十分钟压到 5 分钟,剥离力 3.37 N 对 0.25 N。五篇连读,一条线索很清楚:新溶剂、新盐越来越贵,而「让某个组分只干一件事、并且只在一个地方干」还很便宜。
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