硅负极具有高理论容量（4200 mAh g-1），储量丰富，是提高双离子电池能量密度的理想负极材料。然而，硅负极严重的体积膨胀（>300%）问题制约了其在双离子电池中的应用。虽然研究人员提出了纳米化、多孔结构、复合结构等多种改性方案，但多数采用金属材料作为集流体，硅负极与集流体之间的刚性界面接触造成界面应力集中，从而导致界面开裂甚至活性材料剥落，使得循环性能难以满足实际应用要求。近日，本研究团队提出一种柔性...

由于锂、钴等资源储量有限且分布不均，锂离子电池难以满足大规模储能领域的迫切需求。钾离子电池作为潜在低成本储能方式，受到越来越多的关注。目前，钾离子电池的负极和电解液发展较为成熟，而正极材料的发展相对缓慢。主要原因在于钾离子半价明显大于锂离子（1.38 vs 0.76埃），正极脱嵌钾离子时易发生晶体结构坍塌，从而导致电池性能快速衰减。目前的解决方案是寻找具有开放式晶体骨架结构的材料，其较大的离子扩散通道能允许钾...

传统锂离子电池（LIBs）在便携式电子设备、电动乘用工具等领域取得了广泛的应用。然而，由于锂资源的匮乏且分布不均、以及正极材料所用钴资源稀缺，LIBs难以满足大规模储能领域的应用需求。钠离子具有与锂相似的化学性质，并且储备丰富，因此钠离子电池在规模化储能领域基于重要的应用前景。目前，限制钠离子电池应用的主要技术瓶颈在于缺乏合适且廉价的正极材料。主要原因在于：钠离子具有比锂离子更大的离子半径，钠离子在正...

传统锂离子电池正极材料主要包括氧化物和聚阴离子两大类。其中，氧化物正极如钴酸锂等具有过渡金属和氧负离子两种氧化还原电对，因此容量较高，然而，氧负离子的电化学反应不稳定，易产气及导致正极结构坍塌，从而引起电池失效和严重的安全事故。聚阴离子型正极如磷酸铁锂，由于聚阴离子作为结构骨架显著改善了材料的结构稳定性，但聚阴离子作为非活性成分降低了整体能量密度。因此，如能开发出一种新型正极材料，将两种反应机理的...

研究团队于2016年研发出一种新型高效低成本锂离子电池，该电池采用一体化设计的高容量负极替代了传统锂离子电池的石墨负极和铜箔集流体，显著降低了传统锂离子电池的自重和体积，改善了负极活性材料内部、活性材料与集流体之间的离子/电荷传输效率，并大幅降低了电池的制造成本。然而，一体化高容量负极在与高面密度正极材料匹配时的结构及循环稳定性有待进一步提升，以满足实际应用要求。 为解决上述问题，研究团队提出活性...

在碱金属元素中，钠具有储量丰富、价格低廉等优势，因此，钠离子电池在大规模储能等领域具有广阔的应用前景。然而，钠的标准电极电势（-2.71 V vs. SHE）高于锂（-3.04 V vs. SHE），导致钠离子电池具有较低的工作电压。此外由于钠离子半径较大（Na: 0.98埃 vs. Li: 0.69埃），使得其传输动力学较差，并且易导致较大的电极材料膨胀，从而限制了钠离子电池的倍率和循环性能。基于上述考虑，团队成功研发出一种多离子设计策...

锂离子电池由于其能量密度相对高、循环寿命长、记忆效应小和自放电低等优点，在消费电子和电动汽车市场中占主导地位。然而，由于负极石墨的低电压平台，在电池循环过程中易形成锂枝晶，增加了短路的风险，并且常规锂离子电池中的有机液体电解质易燃，从而导致严重的安全问题。因此，具有无机固体电解质或聚合物电解质的固态电池由于其不燃性和高安全性引起了越来越多的关注，其中基于具有较高离子电导率的聚合物电解质电池更适合于...

在碱土金属元素中，钙具有储量丰富、成本较低、标准电极电势与锂接近、离子为+2价等优点，因此，钙离子电池具有成为高效低成本储能电池的潜力，在规模化储能领域具有良好的应用前景。然而，目前钙离子电池由于受限于金属钙在常规电解液中发生钝化的问题，导致其室温下不能实现可逆充放电。基于此，本研究团队研发了一种新型钙离子电池结构，通过对电池结构的创新，使钙离子电池具有全新的电化学反应机理，并实现了室温下稳定的充放...