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疫情使我們逐漸習慣了遠程辦公的工作模式，各種在線協作軟件的出現也讓我們的工作變得更加高效便捷。那麼，隊友摸魚的老大難問題又有解了嗎？

在我們上一場的舊金山夏季特別活動中，XA 校友、就讀於伊利諾伊香檳分校計算機科學系的張行健為我們分享了「數據驅動下的團隊合作」這一話題，希望從人機交互的角度設計出更為「公平」的交互界面，讓渾水摸魚的人無所遁形。

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1. 李洪飛/侯賢華AEM：配體替代助力寬壓/高離子電導率水系混合電解液！

鈉鋅混合電池（SZBs）的進一步發展受到了水系電解液狹窄的電化學穩定窗口（ESW）的嚴重阻礙。探索具有寬ESW和高離子電導率的合適電解也對實現高性能的SZB非常重要，但仍然具有挑戰性。

松山湖材料實驗室李洪飛、華南師範大學侯賢華等通過配體置換策略，開發了一種合理設計的Na+/Zn2+混合電解液。

圖1 配體取代策略提高ESW和電解液離子電導率的示意

通過在電解液中結合乙腈（AN）和水，得到的混合電解液不僅重新配置了陽離子溶劑化結構，而且優化了載流子遷移環境，實現了擴大的ESW（超過2.9V）和高離子傳導率。同時，當與鋅負極結合時，在使用鈉超離子導體（NASICON）正極材料（分別為Na3V2(PO4)3（NVP）和Na4MnCr(PO4)3（NCMP））的混合電池中，實現了高電流密度的長循環壽命（3 A g-1下循環超1000次）和出色的倍率能力。

圖2 溶劑化結構和性質

對正極界面的進一步研究表明，溶劑和溶質都參與了正極電解質界面（CEI）的形成，該界面由NaF/ZnF2和有機化合物組成，有效地抑制了正極界面處電解液的不可控分解。這項工作為獲得具有寬ESW和高離子傳導性的電解液提供了指導，這也為設計基於NASICON正極的高性能SZB開闢了新的途徑。

圖3 高電流密度下Zn||NASICON電池的電化學性能

Ligand-Substitution Chemistry Enabling Wide-Voltage Aqueous Hybrid Electrolyte for Ultrafast-Charging Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202478

2. Arumugam 教授AEM：基於雙相電解質設計的高能鋰硫電池

多硫化鋰（LiPSs）的溶解對快速的正極動力學至關重要，但對負極的穩定性卻不利，尤其是在貧電解液條件下。

德克薩斯大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram等利用不同極性的溶劑（四甲基碸[TMS]和二丁基醚[DBE]）之間的相分離現象來實現雙相電解質的設計。

圖1 雙相電解質的設計

其中，高極性、高密度的TMS-雙(三氟甲磺酰)亞胺鋰-三氟乙酸銨作為正極電解液強烈地溶解了LiPSs，推動了硫的氧化還原反應。此外，DBE和聚合物離子導體的複合材料作為負極電解質。在負極側加入DBE，有效地防止了腐蝕性物質（LiPSs和三氟乙酸氨）的交叉，使鋰金屬負極的穩定性得到了明顯改善。

圖2 硫正極的動力學

因此，採用雙相電解質的軟包鋰硫電池表現出了更持久的循環性能。在沒有任何電極改性的情況下，這些電池在貧電解液（E/S = 4 µL mg-1）、低鋰過量（N/P = 3）條件下經過120次循環後可以保持其初始容量的72%以上。總體而言，基於液態的雙相電解質的概念可以刺激新的努力，以滿足各種類型的鋰金屬電池的電解質要求。

圖3 全電池性能

A Dual-Phase Electrolyte for High-Energy Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202566

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