鄭云教授簡介：鄭云，福州大學(xué)教授、博導(dǎo)，入選國家教育部海外引才專項，福建省引才“百人計劃”、福建省“閩江學(xué)者”特聘教授，2024威立中國開放科學(xué)高貢獻(xiàn)作者（Wiley），2024、2025全球前2%頂尖科學(xué)家（Elsevier/Stanford），2024年度福州大學(xué)青年五四獎?wù)?。清華大學(xué)博士（導(dǎo)師：張久俊院士），滑鐵盧大學(xué)博后（導(dǎo)師：陳忠偉院士）?，F(xiàn)就職于福州大學(xué)材料學(xué)院，擔(dān)任新能源材料與工程研究院（張久俊院士團(tuán)隊）書記，福建省高能電池與新能源裝備系統(tǒng)工程研究中心書記。長期從事固態(tài)電池（新型柔性固態(tài)電解質(zhì)）研究，已發(fā)表SCI論文120余篇，其中以第一作者或通訊作者在CSR、EER、PMS、PNAS、Joule、JACS、Angew.、AM等期刊上發(fā)表科研論文60余篇，包括15篇ESI高被引論文、熱點文章和封面文章。申請/授權(quán)發(fā)明專利25項，以第一作者發(fā)表全英文學(xué)術(shù)專著1本（CRC Press，2019）、中文學(xué)術(shù)專著1本（清華大學(xué)出版社，2024），主持/參與國家級和省級科研項目10余項。受邀擔(dān)任國際電化學(xué)能源科學(xué)院（IAOEES）理事，Renewables，Advanced Powder Materials，Carbon Neutrality，ENGINEERING Energy等領(lǐng)域知名期刊青年編委、科學(xué)編輯或客座編輯。

個人郵箱：yunzheng@fzu.edu.cn

張久俊教授簡介：中國工程院外籍院士、加拿大皇家科學(xué)院院士、加拿大工程院院士、加拿大工程研究院院士、中國化學(xué)會會士、中國化工學(xué)會會士、國際電化學(xué)學(xué)會會士、英國皇家化學(xué)會會士、國際先進(jìn)材料協(xié)會會士、國際電化學(xué)能源科學(xué)院（IAOEES）主席、中國內(nèi)燃機(jī)學(xué)會常務(wù)理事兼燃料電池發(fā)動機(jī)分會主任委員，現(xiàn)任福州大學(xué)教授、博導(dǎo)，福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長、福州大學(xué)新能源材料與工程研究院院長。張教授長期從事電化學(xué)能源存儲和轉(zhuǎn)換及其材料的研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開發(fā)，包括燃料電池、高比能二次電池、超級電容器、CO2電化學(xué)還原和水電解等。至今已發(fā)表論文及科技報告900余篇，編著書30本，書章節(jié)47篇，被引用近10萬次（H-Index為142）。目前是Springer-nature《Electrochemical Energy Reviews》SCI期刊主編、CRC Press《Electrochemical Energy Storage and Conversion》叢書主編、KeAi Publishing《Green Energy & Environment》SCI期刊副主編、中國工程院院刊《Frontiers In Energy》期刊副主編、中國化學(xué)化工出版社大型叢書《電化學(xué)能源儲存和轉(zhuǎn)換》及《氫能技術(shù)》主編及多個國際期刊的編委。

課題組介紹：

研究團(tuán)隊與平臺介紹：為了響應(yīng)和對接國家“碳達(dá)峰碳中和”重要戰(zhàn)略決策，由張久俊院士領(lǐng)銜創(chuàng)建福州大學(xué)新能源材料與工程研究院（張久俊院士團(tuán)隊）。研究院面向新能源產(chǎn)業(yè)，研究前沿理論和先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)核心材料與關(guān)鍵部件，集成新能源系統(tǒng)與制備新能源裝置，培養(yǎng)新能源領(lǐng)域的工程技術(shù)與運營管理人才等。研究院下設(shè)5個中心，其中氫能和燃料電池中心，主要開展電解水和燃料電池中的核心材料、高性能催化劑以及關(guān)鍵部件MEA膜的研發(fā)；先進(jìn)儲能和動力電池中心，主要開展下一代高能量密度電池，包括固態(tài)鋰基電池、鈉基電池等的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化；CO2捕獲和還原中心，主要開展CO2電化學(xué)還原低碳燃料生產(chǎn)系統(tǒng)的催化劑以及裝置的開發(fā)；原位技術(shù)中心，主要依托原位測試技術(shù)為新能源材料與工程研究提供技術(shù)保障與支撐；能源AI中心，主要通過計算機(jī)建模和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，實現(xiàn)新能源材料與器件的快速篩選和結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及相關(guān)機(jī)理探究和過程優(yōu)化。

研究院網(wǎng)站：https://newenergy.fzu.edu.cn/index.htm

1. Journal of the American Chemical Society：定向排列“力學(xué)平衡”設(shè)計實現(xiàn)聚合物電解質(zhì)中Li+的近無摩擦傳輸

Li+遷移能壘降低的聚合物優(yōu)化策略與“力學(xué)平衡”策略對比

“本文亮點”：

（1）“力學(xué)平衡”新概念：為了減弱SPEs中Li+傳輸過程中存在的Li+?聚合物間強(qiáng)相互作用，現(xiàn)有策略主要是聚合物鏈的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，例如引入非鋰金屬陽離子（如Cu2+、Mg2+、Al3+）、強(qiáng)電負(fù)性原子（如F）、具有空間位阻（如甲基）或弱Li+相互作用的官能團(tuán)（如酯基）。然而，這類策略難以從根本上顯著甚至完全抵消該相互作用。本研究提出了一種新范式，通過構(gòu)建受力平衡區(qū)（F1 ≈ F2），引入錨定陰離子簇對Li+施加反向作用力（F1），精準(zhǔn)調(diào)控局部化學(xué)環(huán)境并顯著降低Li+解耦能壘。

（2）定向排列新結(jié)構(gòu)：針對傳統(tǒng)SPEs中因離子遷移路徑不連續(xù)且曲折導(dǎo)致的Li+傳輸動力學(xué)受限問題，本研究將設(shè)計的FG/ZIF-8骨架與原位聚合DOL相結(jié)合，實現(xiàn)了“力學(xué)平衡”區(qū)域的定向排列。從而構(gòu)建出近乎無阻力、連續(xù)且短程的Li+傳輸通道。所得定向排列力學(xué)平衡聚合物電解質(zhì)（DAMB-PE）在25 °C下表現(xiàn)出卓越的離子電導(dǎo)率（1.2 mS/cm）和高Li+遷移數(shù)（0.71），在已報道的SPEs中具有顯著競爭力。

（3）高性能準(zhǔn)固態(tài)電池：Li|DAMB-PE|Li對稱電池展現(xiàn)出超過2400 h的循環(huán)穩(wěn)定性，Li|DAMB-PE|LiFePO4（LFP）準(zhǔn)固態(tài)電池在4C倍率下循環(huán)3500次后仍保持81%的容量，庫侖效率接近100%。在6C的高倍率下，循環(huán)1500次后容量保持率仍能達(dá)到85%。此外，DAMB-PE與高電壓LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）正極也表現(xiàn)出良好的兼容性，在0.5C下循環(huán)400次后容量保持率為82%。Li|DAMB-PE|LFP軟包電池同樣展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。

文獻(xiàn)信息：S. Duan, Z. Lu,Y. Zheng*,X. Liu, L. Zhang, Z. Li, Z. Liu, Y. Luo, B. Qin, Y. Liu*, M. Pei, J. Xu, X. Lin, W. Yan, andJ. Zhang*, “Directionally Aligned “Mechanical Balance” Design Enables Near-Frictionless Li+ Transport in Polymer Electrolytes”,J. Am. Chem. Soc.2025, Published.

文章鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c13961

2. Angewandte Chemie International Edition：“外硬內(nèi)軟”聚醚電解質(zhì)助力4.6 V準(zhǔn)固態(tài)電池

高壓聚醚電解質(zhì)采用“外硬內(nèi)軟”設(shè)計（RS-PE）

“本文亮點”：

（1）新型“外硬內(nèi)軟”電解質(zhì)設(shè)計：該設(shè)計通過三維含氟網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建剛性骨架（“外硬”）提高機(jī)械性能與抗氧化性能，同時利用鋰離子-陰離子強(qiáng)配位形成內(nèi)部柔性溶劑化結(jié)構(gòu)（“內(nèi)軟”）確保了高離子電導(dǎo)率，克服了傳統(tǒng)聚合物電解質(zhì)在機(jī)械強(qiáng)度、氧化穩(wěn)定性和離子電導(dǎo)率三方面難以兼具的困境。

（2）新型“選擇透過性”界面膜：所設(shè)計的電解質(zhì)在電池運行過程中，會在正負(fù)極表面誘導(dǎo)原位形成富含多氟基團(tuán)的“親鹽疏溶劑”界面層，可有效促進(jìn)穩(wěn)定SEI和CEI的形成、有效抑制溶劑在電極界面的持續(xù)分解以及副反應(yīng)，確保了高壓鋰金屬電池的長期穩(wěn)定運行。

（3）4.6 V高壓穩(wěn)定準(zhǔn)固態(tài)電池：所開發(fā)的電解質(zhì)能夠完美兼容各種先進(jìn)的高壓正極，如NCM523，NCM622，NCM811和LCO等。Li||NCM811準(zhǔn)固態(tài)電池在4.5 V、1C倍率下能夠?qū)崿F(xiàn)400次循環(huán)后保持96.3%的容量，即使在4.6 V的高電壓下，也能實現(xiàn)100次循環(huán)后85%的容量保持率，為高性能準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計提供全新思路。

文獻(xiàn)信息：S. Duan, L. Zhang,Y. Zheng*, Z. Liu, Z. Li, C. Liao*, H. Wang, W. Yan,J. Zhang*, “Rigid Exterior, Soft Interior” Design Enables High-Voltage Polyether Electrolytes for Quasi-Solid-State Batteries”,Angew. Chem. Int. Ed.2025, e202502728.

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202502728

3.Angewandte Chemie International Edition：“基因編輯”助力共晶聚合物電解質(zhì)實現(xiàn)超快Li+傳導(dǎo)

“基因編輯”共晶聚合物電解質(zhì)的設(shè)計動機(jī)與思路

“本文亮點”：

（1）新型仿生“基因編輯”策略：受到“基因編輯”原理的啟發(fā)，作者提出了一種新型DEPE設(shè)計范式，通過靶向替換含醚氧的聚合物鏈段為功能性異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）衍生基團(tuán)，構(gòu)建了具有定制分子結(jié)構(gòu)的“基因編輯”聚合物電解質(zhì)。這種設(shè)計巧妙地利用IPDI基團(tuán)的環(huán)脂族空間位阻效應(yīng)和電子誘導(dǎo)效應(yīng)，顯著削弱Li?-聚合物氧基團(tuán)的強(qiáng)配位作用，同時通過氫鍵供體位點強(qiáng)化陰離子捕獲能力。

（2）新型超快Li+傳導(dǎo)協(xié)同機(jī)制：結(jié)合表征和分子動力學(xué)模擬等實驗手段，系統(tǒng)揭示了IPDI衍生基團(tuán)的雙重機(jī)制。一方面，空間位阻與誘導(dǎo)效應(yīng)顯著降低Li?與殘余氧基的結(jié)合能，促進(jìn)Li?的脫離與擴(kuò)散；另一方面，IPDI上的N–H氫鍵位點有效捕獲TFSI?，提升Li?解離度與遷移數(shù)。多重協(xié)同作用顯著提升了室溫Li?電導(dǎo)率與遷移數(shù)，從根本上緩解了傳統(tǒng)DEPE中Li?傳輸遲滯的瓶頸。

（3）萬次快充超長循環(huán)準(zhǔn)固態(tài)電池：Li|GEPE|Li電池展現(xiàn)出超過3000小時的超長穩(wěn)定循環(huán)，充分證明其在界面兼容性和枝晶及副反應(yīng)抑制方面的優(yōu)越性。GEPE組裝的鋰金屬電池能匹配多種正極（LiNi?.?Co?.?Mn?.?O?、LiNi?.?Co?.?Mn?.?O?及LiFePO?），組裝的系列準(zhǔn)固態(tài)鋰金屬電池均表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率與循環(huán)性能。尤其在5C高倍率下，Li|GEPE|LiFePO?電池實現(xiàn)了超過10000圈的超長循環(huán)，容量保持率仍高達(dá)75%以上，展現(xiàn)了在快速充電和高安全固態(tài)鋰金屬電池中的巨大應(yīng)用潛力，在循環(huán)性能與倍率性能上均領(lǐng)先于現(xiàn)有同類體系。

文獻(xiàn)信息：Z. Li, H. Wang,Y. Zheng*, Y. Zhu, B. Qin, Z. Lu, W. Yan*,J. Zhang*, “Gene-Editing Design Upgrades Eutectic-Polymer Electrolytes with Ultra-High Li+ Conductivity”,Angew. Chem. Int. Ed.2025, e202508857.

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202508857

4. Advanced Materials：微環(huán)境調(diào)控實現(xiàn)聚醚電解質(zhì)的高鋰離子導(dǎo)電性，用于高性能準(zhǔn)固態(tài)電池

“微環(huán)境調(diào)控”策略的設(shè)計原則和鋰離子傳輸機(jī)制

“本文亮點”：

（1）新型“微環(huán)境調(diào)控”電解質(zhì)設(shè)計：作者提出了一種區(qū)別于傳統(tǒng)聚合物結(jié)構(gòu)改性的新型策略——通過在聚醚電解質(zhì)中引入Ge4+位點，調(diào)控聚合物主鏈周圍的局部微環(huán)境。該方法不依賴復(fù)雜的聚合物分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，具備工藝簡便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢，為突破固態(tài)聚合物電解質(zhì)中Li?遷移能壘問題提供了新的解決路徑。

（2）新型Li+傳輸機(jī)制的協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)：通過結(jié)合多種表征技術(shù)與密度泛函理論（DFT）模擬計算等研究手段，系統(tǒng)揭示了微環(huán)境調(diào)控的提升三重協(xié)同機(jī)制：一方面，它削弱Li?與醚氧之間的配位作用，降低遷移勢壘；另一方面，錨定TFSI?陰離子，提高自由Li?濃度；此外，引入Ge4+基材料的自身離子通道，為Li+遷移提供額外路徑。這一協(xié)同機(jī)制不僅提升了聚合物體系在室溫下的離子導(dǎo)電率（1.83 mS cm?1）與高Li+遷移數(shù)（0.8），同時實現(xiàn)了對界面穩(wěn)定性和電池長期循環(huán)性能的有效優(yōu)化。

（3）長壽命、高倍率固態(tài)電池性能：所開發(fā)的微環(huán)境調(diào)控聚醚電解質(zhì)（MPPE）在Li||Li對稱電池中展現(xiàn)出超過2000小時的穩(wěn)定循環(huán)；在Li||LiFePO4全電池中，5C高倍率下循環(huán)2190次后仍保持92.1%的容量與近100%的庫倫效率。該成果驗證了“微環(huán)境調(diào)控”策略在實現(xiàn)聚合物電解質(zhì)快離子傳輸與界面穩(wěn)定性方面的顯著效果，為高能量密度、高倍率且長壽命的固態(tài)鋰金屬電池發(fā)展提供了新方向。

文獻(xiàn)信息：H. Wang, L. Qian,Y. Zheng*, S. Duan, B. Qin, Z. Liu, Z. Li, Q. Ma, Y. Jiang, W. Yan*,J. Zhang*. “Microenvironment Regulation Unlocks High Li+ Conduction in Polyether Electrolytes for High-Performance Quasi-Solid-State Batteries”,Adv.Mater., 2025, e10197.

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202510197

5. Advanced Functional Materials：聚合物固態(tài)電解質(zhì)的“預(yù)鋰化”策略構(gòu)筑富LiF穩(wěn)定SEI

雙電荷增強(qiáng)的聚合物固態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計原則

“本文亮點”：

（1）新型“預(yù)鋰化”電解質(zhì)設(shè)計：不同于現(xiàn)有引入非金屬位點的方法，作者提出了通過向聚合物中引入金屬位點來促進(jìn)鋰鹽C-F斷鍵反應(yīng)，并通過“預(yù)嵌鋰”的方式再次增強(qiáng)上述斷鍵反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移。該策略可促進(jìn)固態(tài)電解質(zhì)中鋰鹽中C-F鍵的分解并進(jìn)一步形成富LiF穩(wěn)定SEI、構(gòu)筑超長循環(huán)全固態(tài)鋰金屬電池。

（2）新型負(fù)極/電解質(zhì)界面穩(wěn)定機(jī)制：通過結(jié)合多種表征技術(shù)與密度泛函理論（DFT）模擬計算等研究手段，系統(tǒng)揭示了富LiF SEI層的穩(wěn)定機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，“預(yù)鋰化”策略雙增強(qiáng)SPEs的鋰鹽中C-F鍵的分解是導(dǎo)致形成的SEI層中LiF比例顯著升高的關(guān)鍵因素。這種富含LiF成分的SEI結(jié)構(gòu)在界面處展現(xiàn)出雙重優(yōu)勢：一方面，它增強(qiáng)了SEI層對Li?的吸附能力；另一方面，富LiF的SEI的形成有效降低了Li?在界面處的遷移能壘。這兩種效應(yīng)的協(xié)同作用，有效地防止了鋰離子的局部積累和鋰枝晶的形成。

（3）超長循環(huán)全固態(tài)電池：基于“預(yù)鋰化”策略所開發(fā)的SPEs使Li||Li對稱電池展現(xiàn)出超過3800小時的超長穩(wěn)定循環(huán)，Li||LiFePO4全電池在2C充放電倍率下循環(huán)1200次后仍保持80%的容量，庫倫效率接近100%。此外，所裝配的軟包電池在持續(xù)運行1600小時后，平均面容量仍高達(dá)2.41 mAh cm?2。這項工作為全固態(tài)鋰金屬電池構(gòu)筑穩(wěn)定SEI提供了一種新策略。

文章信息：Y. Zheng*, N. Yang, S. Duan, Z. Li, R. Gao, Y. Zhu, H. Wang, T. Zhang, G. Li, D. Luo, L. Yang, D, Wang, W. Yan,J. Zhang*, Z. Chen*. “Dual-Enhanced Charge Transfer through Prelithiation Strategy in Polymer Electrolyte Enables Robust LiF-Rich SEI for Ultralong-Life All-Solid-State Batteries”,Adv. Funct. Mater.2025, e11011.

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202511011

6. Advanced Materials：MOF基固態(tài)聚合物電解質(zhì)在全固態(tài)鋰金屬電池中加速鋰離子傳導(dǎo)的機(jī)理

背景介紹：

固態(tài)鋰金屬電池（SSLMBs）采用固態(tài)電解質(zhì)替換傳統(tǒng)商用鋰離子電池中具有揮發(fā)性的有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)并匹配鋰金屬負(fù)極，可以有效提高電池的能量密度和安全性，相關(guān)研究受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。作為固態(tài)電池的重要組成部分，固態(tài)電解質(zhì)（SSE）的研究尤為關(guān)鍵。其中，固體聚合物電解質(zhì)（SPEs）由于具備低成本、靈活性、可擴(kuò)展性、輕量化以及與電極之間的良好界面兼容性等優(yōu)勢，被認(rèn)為是具有商業(yè)化前景的重要選擇。目前該類電解質(zhì)面臨鋰離子（Li+）室溫電導(dǎo)率不足的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。大量研究表明，將金屬有機(jī)骨架材料（MOF）引入到SPEs中形成MOF基固態(tài)聚合物電解質(zhì)（MSPEs）是提高離子電導(dǎo)率的有效策略?？紤]到MOF的多樣性及對應(yīng)MSPEs結(jié)構(gòu)和成分的差異性，Li+在MSPEs中的傳導(dǎo)機(jī)制非常復(fù)雜，MOF對Li+傳導(dǎo)的促進(jìn)機(jī)理尚不清楚，相關(guān)問題的研究和梳理是該類先

進(jìn)固態(tài)電解質(zhì)研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

研究工作簡單介紹：

福州大學(xué)鄭云教授和張久俊院士課題組分別從聚合物、MOF、MOF/聚合物界面（MPI）和固體電解質(zhì)界面（SEI）等四個方面對MSPEs中Li+加速傳導(dǎo)機(jī)制進(jìn)行了深入總結(jié)分析。此外，通過總結(jié)先進(jìn)的表征測試、理論計算和模擬手段，進(jìn)一步加深了對離子加速傳導(dǎo)機(jī)制的理解。最后，對該領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)和發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

圖1. MOF基固態(tài)聚合物電解質(zhì)的組成和常用構(gòu)成單元

文獻(xiàn)信息：S. Duan, L. Qian,Y. Zheng*, Y. Zhu*, X. Liu, L. Dong, W. Yan,J. Zhang*, “Mechanisms of the Accelerated Li+ Conduction in MOF-Based Solid-State Polymer Electrolytes for All-Solid-State Lithium Metal Batteries”,Adv.Mater.2024, 36, 2314120.

文獻(xiàn)鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202314120

7. Advanced Materials：無負(fù)極固態(tài)電池的“有效鋰損失與恢復(fù)”

背景介紹：

無負(fù)極固態(tài)鋰金屬電池（AFSSLMBs）因其理論能量密度高、安全性好、成本低且制造工藝簡化等顯著優(yōu)勢，被視為下一代高性能電化學(xué)儲能器件的重要發(fā)展方向。然而，這項先進(jìn)技術(shù)目前仍處于起步階段，相關(guān)發(fā)展尚難以滿足實際應(yīng)用和商業(yè)化的要求。目前仍存在諸多挑戰(zhàn)，包括不穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面、猖獗的鋰枝晶生長和不良的副反應(yīng)，以及電池循環(huán)過程中不利的體積膨脹等問題。這些問題共同導(dǎo)致了該體系在循環(huán)過程中普遍存在鋰沉積/剝離效率低、容量衰減快等困境，嚴(yán)重阻礙了該技術(shù)的實際應(yīng)用進(jìn)程。為突破該瓶頸，亟需從新的視角深入理解其失效機(jī)制并探索優(yōu)化策略。

研究工作介紹：

福州大學(xué)鄭云教授/張久俊院士團(tuán)隊和中國科學(xué)院大連化物所陳忠偉院士首次系統(tǒng)性地從“有效鋰損失”這一核心角度剖析AFSSLMBs面臨的挑戰(zhàn)。創(chuàng)新性地提出了“有效鋰損失=不可逆鋰損失+遲緩鋰動力學(xué)”的公式，并以規(guī)避“有效鋰損失”為主線，系統(tǒng)總結(jié)了近2-3年涌現(xiàn)的五類關(guān)鍵組件層面的先進(jìn)優(yōu)化策略：包括1）先進(jìn)固態(tài)電解質(zhì)構(gòu)筑，2）集流體/固態(tài)電解質(zhì)界面優(yōu)化，3）集流體改性，4）先進(jìn)3D鋰宿主設(shè)計，5）先進(jìn)正極調(diào)控。最后，文章提出了AFSSLMBs當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)及未來的發(fā)展方向，旨為加速該先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程，推動其走向?qū)嶋H應(yīng)用與商業(yè)化。

無負(fù)極固態(tài)鋰金屬電池（AFSSLMBs）面臨的挑戰(zhàn)和各種應(yīng)對策略概述

文獻(xiàn)信息：T. Zhang, K. Huang,Y. Zheng*, D. Luo, W. Yan,J. Zhang*, Z. Chen*, “Loss and Recovery of Effective Lithium in Anode-Free Solid-State Lithium Metal Batteries”,Adv. Mater.2025, e05695.

文獻(xiàn)鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202505695

8. Advanced Energy Materials：鈉離子電池中的原子層沉積技術(shù)

背景介紹：

鈉離子電池（SIBs）由于鈉資源豐富且成本低廉，被認(rèn)為是鋰離子電池的可持續(xù)替代品。然而，鈉離子（Na?）的離子半徑更大、質(zhì)量更高，這導(dǎo)致其在電極材料中的嵌入動力學(xué)緩慢，從而導(dǎo)致電池能量密度低、反應(yīng)動力學(xué)遲緩、循環(huán)壽命短及安全隱患，亟待技術(shù)突破。

原子層沉積（ALD）技術(shù)以其獨特的納米級精度調(diào)控能力，為突破SIBs性能瓶頸開辟了創(chuàng)新路徑。其核心自限制反應(yīng)特性，能夠在電極表面構(gòu)筑高度均一、超薄的功能性涂層。這一設(shè)計巧妙兼顧多重效益：在顯著降低無效質(zhì)量、提升能量密度的同時，更能通過精準(zhǔn)的納米結(jié)構(gòu)有效加速離子傳輸、強(qiáng)力抑制電極體積膨脹及副反應(yīng)，從而大幅提升電極的結(jié)構(gòu)與界面穩(wěn)定性。近年來，ALD在SIBs領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)迅猛發(fā)展態(tài)勢，尤其在正極優(yōu)化方面取得顯著成果，但系統(tǒng)性研究的深度與廣度仍有待拓展。

研究工作介紹：

近日，福州大學(xué)鄭云教授/張久俊院士團(tuán)隊首先深度聚焦ALD涂層在實現(xiàn)高性能鈉離子電池電極/電解質(zhì)材料中的關(guān)鍵作用機(jī)制，系統(tǒng)解析總結(jié)了該技術(shù)近年來在構(gòu)筑高性能負(fù)極、正極和固態(tài)電解質(zhì)材料中的前沿創(chuàng)新應(yīng)用，并前瞻性探討其面臨的核心技術(shù)挑戰(zhàn)與商業(yè)化前景，旨在為鈉離子電池技術(shù)的加速發(fā)展注入強(qiáng)勁創(chuàng)新動能。

ALD基本原理示意圖及其在SIBs正負(fù)極中的作用

文獻(xiàn)信息：T. Zhang, T. Wang,Y. Zheng*, L. Qian*, X. Liu, W. Yan*,J. Zhang*, “Atomic Layer Deposition for Sodium-Ion Batteries”,Adv. Energy Mater.2025, e01760.

文獻(xiàn)鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202501760

9. AdvancedFunctional Materials：用于保護(hù)液態(tài)和固態(tài)鋰電池鋰金屬負(fù)極的先進(jìn)聚合物材料

背景介紹：

金屬鋰具有超高的理論容量（3860 mAh g?1）和極低的氧化還原電位（?3.04 V vs. 標(biāo)準(zhǔn)氫電極），被認(rèn)為是在高能可充電電池中替代石墨負(fù)極的終極負(fù)極材料。然而，由于鋰金屬負(fù)極的不穩(wěn)定性和高反應(yīng)性，相應(yīng)的鋰金屬電池面臨著安全性低、循環(huán)壽命短等問題，嚴(yán)重制約了其大規(guī)模商業(yè)化。大量研究表明，利用多尺度纖維素為基本材料構(gòu)建電池的關(guān)鍵組件，是穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極的有效策略。

考慮到多尺度纖維素材料結(jié)構(gòu)的差異性及表面基團(tuán)的多樣性，鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定機(jī)制尚不清楚，相關(guān)問題的研究和梳理是發(fā)展高性能纖維素基鋰金屬電池的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。針對以上問題，本文全面總結(jié)了多尺度纖維素材料（包括微米纖維素（MC）和納米纖維素（NC））在鋰金屬電池各組件中穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極的最新進(jìn)展。與此同時，對該領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)和發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

研究工作介紹：

福州大學(xué)鄭云教授和張久俊院士課題組在該論文著重歸納總結(jié)了對多尺度纖維素材料（包括微米纖維素（MC）和納米纖維素（NC））在鋰金屬電池各組件中穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極的機(jī)制進(jìn)行了深入總結(jié)分析，并對該領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)和發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

先進(jìn)纖維素材料在穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極中的應(yīng)用

文獻(xiàn)信息：Z. Li,Y. Zheng*, C. Liao, S. Duan, X. Liu, G. Chen, L. Dong, J. Dong, C. Ma, B. Yin, W. Yan*,J. Zhang*, “Advanced Polymer Materials for Protecting Lithium Metal Anodes of Liquid-State and Solid-State Lithium Batteries”,Adv. Funct. Mater.2024, 34, 2404427.

文獻(xiàn)鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202404427

10. Nano Energy:通過功能性隔膜設(shè)計在碳酸鹽電解液中構(gòu)建持久的硝酸鹽富集溶劑化鞘層，用于高壓鋰金屬電池

功能化隔膜涂層界面穩(wěn)定機(jī)制示意圖

“本文亮點”：

（1）長效功能化隔膜涂層的設(shè)計：本工作使用介孔二氧化硅氣凝膠作為硝酸鋰的儲存?zhèn)}庫，設(shè)計出硝酸鋰負(fù)載率高達(dá)31.59%的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。利用介孔二氧化硅對稿介電碳酸乙酯的吸附特性，在隔膜界面處構(gòu)建富含硝酸根的溶劑化鞘層，在溶劑化結(jié)構(gòu)的界面調(diào)控和隔膜涂層的活性物質(zhì)緩釋雙重加持下，實現(xiàn)電極界面的的持續(xù)修復(fù)與穩(wěn)定，顯著延長電池的循環(huán)壽命。

（2）界面溶劑化調(diào)控實現(xiàn)優(yōu)異的鋰枝晶抑制：解決碳酸酯電解液與金屬鋰兼容性差和硝酸鋰溶解度低的難題。功能化改性隔膜的使用，顯著提升了碳酸鹽電解液抑制鋰枝晶的效果和金屬鋰的循環(huán)利用率，在Li-Cu電池的350個循環(huán)中實現(xiàn)了98.25 %的超高平均庫侖效率和超1800小時的超穩(wěn)定Li-Li循環(huán)。

（3）穩(wěn)定CEI界面提升高壓循環(huán)穩(wěn)定性：得益于含有硝酸根溶劑化結(jié)構(gòu)的易氧化特性，在NCM811電極表面原位構(gòu)建出高離子電導(dǎo)率的CEI保護(hù)層。采用改性隔膜的NCM811||Li電池在4.5 V的高截止電壓下實現(xiàn)了出色的循環(huán)穩(wěn)定性，500次循環(huán)后的容量保持率為 80.38%。此外，改隔膜的優(yōu)異電化學(xué)性能也在袋式電池中得到了驗證。

文獻(xiàn)信息：C. Liao, T. Zheng, J. Zhu, X. Lin, S. Duan, J. Xiao, W. Wang,Y. Zheng*, W. Yan*,J. Zhang*, “Engineering Durable Nitrate-Enriched Solvation Sheaths in Carbonate Electrolytes Through Functional Separator Design for High-Voltage Lithium Metal Batteries”,Nano Energy, 2025, 142, 111283.

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111283

11.Nano Energy:晶體工程助力用于高性能和可持續(xù)鋰離子電池的可降解聚酯隔膜

E-PBS隔膜的設(shè)計及其與F-PBS隔膜的性能對比

文章簡介：

研究基于晶體工程方法，采用工業(yè)化廣泛應(yīng)用的聚丁二酸丁二醇酯（PBS）制備了具有延鏈晶體結(jié)構(gòu)（ECC）的PBS基隔膜（E-PBS隔膜），其結(jié)晶度接近100%，表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性提升和降解速率延緩。在LiFePO4/石墨軟包電池中，E-PBS隔膜使電池在1C下循環(huán)1000次后容量保持率達(dá)到79.6%，遠(yuǎn)高于商業(yè)PE隔膜的40.6%。此外，E-PBS隔膜可在堿性溶液中快速降解，簡化了SLIBs的回收流程。本研究不僅展示了晶體工程在提升聚酯隔膜性能及穩(wěn)定性方面的潛力，也為開發(fā)其他可降解聚酯基隔膜材料提供了有價值的參考，推動鋰離子電池隔膜材料的可持續(xù)發(fā)展。

文獻(xiàn)信息：X. Dai, J. Chen, K. Zhou, L. Zhang, T. Li, H. Ye*, S. Xu, Z. Li, L. Qian,Y. Zheng*, G. Huang*, W. Yan,J. Zhang*, “Crystal Engineering Promoting Degradable Polyester Separator for High-Performance and Sustainable Lithium-Ion Batteries”,Nano Energy2025, 142, 111247.

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111247

12. Chem. Eng. J.：陰離子配位耦合策略同步優(yōu)化鋰金屬負(fù)極界面穩(wěn)定性與磷酸鹽基電解質(zhì)離子電導(dǎo)率

優(yōu)化磷酸基電解質(zhì)中離子電導(dǎo)率和陽極界面穩(wěn)定性的設(shè)計策略示意圖

文章簡介：

本文針對鋰金屬電池中磷酸鹽基電解質(zhì)面臨的界面穩(wěn)定性與體相離子電導(dǎo)率相互制約的核心難題，提出了一種創(chuàng)新的雙陰離子耦合競爭配位策略，成功實現(xiàn)了二者協(xié)同優(yōu)化。通過LiNO3與LiFSI的巧妙鹽組合，在常規(guī)濃度下構(gòu)建了“陰離子錨定”式溶劑化結(jié)構(gòu)。其中NO3?憑借強(qiáng)配位能力進(jìn)入Li+主溶劑化鞘，而FSI?則協(xié)同形成空間位阻較大的溶劑化鞘，有效削弱了磷酸酯溶劑的配位強(qiáng)度，同時適度弱化了Li+-NO3?的強(qiáng)結(jié)合，從而兼顧了界面穩(wěn)定與離子傳輸。

所設(shè)計的TFNF電解質(zhì)實現(xiàn)了優(yōu)異的電池性能。Li-Cu電池平均庫侖效率高達(dá)99.49%、Li||Li對稱電池循環(huán)壽命超6000小時，以及Li||LFP全電池循環(huán)1000圈后容量保持率高達(dá)90.49%。此外，電解質(zhì)本征阻燃性使軟包電池?zé)崾Э赜|發(fā)時間延遲了57.4秒。該工作為破解磷酸鹽電解質(zhì)“導(dǎo)電性-穩(wěn)定性”權(quán)衡困境提供了一種低成本、易擴(kuò)展的溶劑化結(jié)構(gòu)調(diào)控新范式，為推動兼具高安全性與高性能的鋰金屬電池實用化進(jìn)程提供了重要的理論與技術(shù)參考。

文獻(xiàn)信息：C. Liao*, J. Zhu, X. Lin, T. Zheng, S. Duan, J. Xiao, J. Wang, Z. Zuo,Y. Zheng*, W. Wang, W. Yan, Y. Shi*,J. Zhang*, “Anion-Coupling Coordination to Optimize Both Lithium-Metal Anode Interfacial Stability and Ionic Conductivity of Phosphate-Based Electrolytes for Lithium Metal Batteries”,Chem. Eng. J.2025, 526, 171076.

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.171076

13. Energy Materials: ALD構(gòu)筑新型“三明治”雙界面結(jié)構(gòu)、賦能高電壓全固態(tài)電池

雙界面修飾的全固態(tài)鋰金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計

“本文亮點”：

（1）“三明治”結(jié)構(gòu)的全固態(tài)鋰金屬電池設(shè)計：本文采用ALD技術(shù)對復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)（LLZO/PEO/LiTFSI）兩側(cè)的電極界面同時進(jìn)行涂層修飾（Alucone層），成功構(gòu)筑了“三明治”結(jié)構(gòu)雙界面修飾的全固態(tài)鋰金屬電池，同時實現(xiàn)對鋰金屬負(fù)極（LMA）和高電壓正極（NCM811）的界面保護(hù)。

（2）同時實現(xiàn)對正負(fù)極的保護(hù)作用：與未經(jīng)涂層保護(hù)的電池相比，采用ALD涂層既能夠顯著提高電解質(zhì)在高電壓條件下的抗氧化能力，明顯提升了電解質(zhì)與富鎳高壓正極（NCM811）之間的電化學(xué)穩(wěn)定性；同時ALD涂層又作為鋰金屬負(fù)極的保護(hù)屏障，還能顯著抑制鋰枝晶的生長。

文獻(xiàn)信息：G. Chen, X. Liu, Z. Liu,Y. Zheng*, T. Zhang, F., R., S. Yan., L. Qian*, J. Dong, C. Ma, S, Wei, W. Yan,J. Zhang*, “Novel “Sandwich” Configuration with ALD-Coating Layers on Electrode/Electrolyte Interfaces for Durable All-Solid-State Lithium Metal Batteries with High-Voltage Cathodes”,Energy Mater.2025, 5, 500064.

文章鏈接：http://dx.doi.org/10.20517/energymater.2024.163

14. Progress in Materials Science：高溫質(zhì)子交換膜燃料電池性能衰減機(jī)理及緩解策略

背景介紹：

用于氫轉(zhuǎn)換的高溫質(zhì)子交換膜燃料電池（HT-PEMFC）由于具有零排放、高能量/功率密度、高能量效率，以及可作為電動汽車和大型發(fā)電廠的動力源等特點，受到廣泛關(guān)注。然而，由于HT-PEMFC存在熱能消耗大、啟動時間長、長期耐久性差、成本較高等缺點，該技術(shù)的實際應(yīng)用發(fā)展受到嚴(yán)重阻礙。其中，耐久性不足被認(rèn)為是阻礙其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。因此，為了克服上述挑戰(zhàn)，加快HT-PEMFC的研發(fā)進(jìn)程，全面深入地分析和總結(jié)該器件的性能失效機(jī)制和緩解策略具有重要意義。

研究工作介紹：

福州大學(xué)鄭云教授和張久俊院士課題組對HT-PEMFC的失效機(jī)制和緩解策略進(jìn)行了全面綜述，對HT-PEMFC的關(guān)鍵組成部件進(jìn)行了詳細(xì)介紹。具體論述內(nèi)容包括HT-PEMFC的反應(yīng)原理、主要組成和發(fā)展歷史等相關(guān)基礎(chǔ)，質(zhì)子交換膜（PEM）、催化層（CL）、擴(kuò)散層（GDL）、雙極板（BP）和熱/水管理系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的失效機(jī)制分析和針對性緩解策略，以及從基礎(chǔ)理解到大規(guī)模應(yīng)用等諸多方面提出的該領(lǐng)域當(dāng)前面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和發(fā)展前景。

高溫質(zhì)子交換膜燃料電池（HT-PEMFC）文章的主要結(jié)構(gòu)

文獻(xiàn)信息：S. Wang,Y. Zheng*, C. Xu, H. Liu, L. Li, W. Yan*,J. Zhang*, “Performance Failure Mechanisms and Mitigation Strategies of High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells”,Prog. Mater. Sci.2024, 148, 101389.

文獻(xiàn)鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2024.101389

15. Applied Catalysis B：Environment and Energy:稀土金屬氧化物電荷調(diào)控單原子/團(tuán)簇鈷基電催化劑助力ORR提升

REMOs-Co-N-C的方案設(shè)計及理論預(yù)測

“本文亮點”：

（1）稀土金屬氧化物（REMO）修飾電催化劑的理論預(yù)測與設(shè)計：首次系統(tǒng)評估了10余種REMOs修飾電催化劑，建立了材料篩選與優(yōu)化新方法，為高效催化劑設(shè)計提供了理論指導(dǎo)和快速篩選策略。

（2）基于REMO的M-N-C催化劑電荷調(diào)控新機(jī)制：依據(jù)理論計算結(jié)果，創(chuàng)新性地提出了通過REMO調(diào)控M-N-C催化劑電子結(jié)構(gòu)的策略，顯著提升了氧還原反應(yīng)（ORR）性能，該研究為開發(fā)高效能量轉(zhuǎn)換催化劑提供了新思路。

文獻(xiàn)信息：S. Wang, L. Li,Y. Zheng*, C. Xu, Z. Zhuang*, K. Sun, W. Yan*,J. Zhang*, “Charge Regulation Through Rare Earth Metal Oxides for Single-Atomic/Cluster Co-Based Electrocatalysts Towards Boosting Oxygen Reduction Reaction”,Appl. Catal. B Environ2025, 377, 125493.

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125493

16. Nano Energy高溫質(zhì)子交換膜燃料電池從催化劑到膜電極組件的性能提升

背景介紹

高溫質(zhì)子交換膜燃料電池（HT-PEMFC）憑借其顯著的反應(yīng)動力學(xué)優(yōu)勢、優(yōu)異的燃料/氣體雜質(zhì)耐受性以及簡化的水熱管理系統(tǒng)，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，當(dāng)前催化劑體系及膜電極組件（MEAs）在性能表現(xiàn)與耐久性方面的不足，嚴(yán)重制約了HT-PEMFC的實際規(guī)?；瘧?yīng)用。為推進(jìn)該領(lǐng)域的突破性發(fā)展，本文系統(tǒng)梳理了催化劑與MEAs的最新研究進(jìn)展，深入解析催化劑的降解機(jī)制并提出針對性緩解策略，致力于為開發(fā)高性能、長壽命HT-PEMFC提供理論指導(dǎo)。同時，通過全面剖析現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，進(jìn)一步指明未來研究的關(guān)鍵方向。

研究工作介紹

基于此，來自福州大學(xué)鄭云教授和張久俊院士課題組對現(xiàn)階段高溫燃料電池（催化劑、膜電極組件）之間的衰退失效機(jī)制以及相應(yīng)的緩解策略進(jìn)行了全面的綜述，并提出的該領(lǐng)域當(dāng)前面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和發(fā)展前景。

高溫質(zhì)子交換膜燃料電池（HT-PEMFC）文章主要結(jié)構(gòu)

文獻(xiàn)信息：C. Xu, S. Wang,Y. Zheng*, H. Liu, L. Li, Z. Zhuang, W. Yan*,J. Zhang*, “Performance Enhancement from Catalysts to Membrane Electrode Assemblies for High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells”,Nano Energy, 139, 110931.

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.110931

第一作者簡介：

廖燦，福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授，福建省教育科研類引進(jìn)生，福建省高層次人才，碩士生導(dǎo)師。主要研究方向為高性能安全鋰電池隔膜與電解液的設(shè)計、制備及其相關(guān)性能的研究，聚焦于對鋰枝晶的控制和電池阻燃性能的研究。目前發(fā)表SCI論文40余篇，以第一作者或通訊作者身份在Nano Energy、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Func. Mater.、Energy Storage Mater.等國際知名期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，申請發(fā)明專利2項。截止目前，發(fā)表論文總被引用超2000余次，H-index: 31。

段松，福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院/新能源材料與工程研究院2022級博士生，師從張久俊院士和鄭云教授，主要研究方向為固態(tài)鋰金屬電池。共發(fā)表SCI論文16篇，其中以第一作者在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.（熱點、高被引，2024威立中國開放科學(xué)高貢獻(xiàn)作者）等期刊發(fā)表SCI論文6篇。主持福州大學(xué)博士生科技創(chuàng)新專項基金，入選中國科協(xié)青年人才托舉工程博士生專項計劃，曾獲“盧嘉錫優(yōu)秀研究生獎”等多項榮譽。

王淑凡，福州大學(xué)化工學(xué)院/材料科學(xué)與工程學(xué)院/新能源材料與工程研究院2022級博士生，師從張久俊院士和鄭云教授，主要研究方向為氧還原電催化劑的設(shè)計合成及電化學(xué)性能研究。共發(fā)表SCI論文7篇，其中以第一作者在Prog. Mater. Sci.、Appl. Catal. B Environ.等期刊發(fā)表SCI論文4篇。

李政蒿，福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院/新能源材料與工程研究院2023級博士生，師從張久俊院士和鄭云教授。主要研究方向為固態(tài)/準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，共發(fā)表SCI論文11篇，其中以第一作者在Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.等期刊發(fā)表SCI論文4篇。

汪鴻遙，福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院/新能源材料與工程研究院2025級博士生，師從張久俊院士和鄭云教授。主要研究方向為固態(tài)/準(zhǔn)固態(tài)聚合物電解質(zhì)，共發(fā)表SCI論文5篇，其中以第一作者在Adv. Mater.、eTransportation等期刊發(fā)表SCI論文2篇。

張?zhí)熘?，本科畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)為福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院/新能源材料與工程研究院2023級碩士研究生，師從鄭云教授和張久俊院士。主要研究方向為固態(tài)/準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，共發(fā)表SCI論文6篇，其中以第一作者在Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.等期刊發(fā)表SCI論文3篇。

來源：材料科學(xué)與工程公眾號。感謝論文作者團(tuán)隊支持。

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