《科學(xué)通報》2025年第9期出版“面向未來發(fā)展的動力電池和儲能電池專輯”，歡迎關(guān)注！

電池由正極、負(fù)極和電解質(zhì)等組成. 基于正負(fù)極活性材料中化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)換, 電池可實(shí)現(xiàn)充電和放電過程中能量的儲存與釋放, 被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動交通工具、可再生能源儲存、電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)、軍事和航空航天等領(lǐng)域. 隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展, 具有高能量密度、高安全性等特點(diǎn)的動力電池和安全環(huán)保、成本低廉的儲能電池已成為未來能源技術(shù)發(fā)展的重要方向, 在推動能源革命和支撐能源新業(yè)態(tài)發(fā)展方面發(fā)揮著日益重要的作用.

電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步依賴于關(guān)鍵電池材料的設(shè)計調(diào)控和性能提升. 近年來, 科技工作者致力于關(guān)鍵電極材料設(shè)計、新型功能電解質(zhì)開發(fā)、電池反應(yīng)機(jī)理探索和失效機(jī)制分析等方面的研究, 發(fā)展了高比能鋰離子電池、鈉離子電池、鋰-氧氣電池和水系鋅離子電池、銅電池、液流電池等電池體系, 在動力電池和儲能電池領(lǐng)域取得了一系列突破性進(jìn)展. 為了集中展示我國在動力電池和儲能電池領(lǐng)域的研究成果, 推動電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展, 促進(jìn)同行之間學(xué)術(shù)思想的碰撞, 《科學(xué)通報》組織出版“面向未來發(fā)展的動力電池和儲能電池”專輯. 本專輯特邀領(lǐng)域內(nèi)多位學(xué)者撰文, 涵蓋了從電池材料設(shè)計到體系優(yōu)化和機(jī)理分析的最新成果 [ 1 ~ 13 ] .

圍繞高比容量正極材料設(shè)計, 周豪慎/曹鑫/喬羽團(tuán)隊 [1] 結(jié)合他們的研究成果, 總結(jié)了基于氧陰離子電荷補(bǔ)償機(jī)制的鋰離子電池富鋰層狀正極在結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域的改性研究, 以及基于氧化物-過氧化物可逆轉(zhuǎn)化的封閉鋰氧電池; 胡勇勝團(tuán)隊 [2] 系統(tǒng)總結(jié)了從富鋰錳基材料到鈉基層狀氧化物的氧變價機(jī)理研究進(jìn)展, 探討了氧變價正極材料在實(shí)際應(yīng)用中面臨的關(guān)鍵問題; 王永剛課題組 [11] 全面探究了不同電荷載體對醌類化合物芘-4,5,9,10-四酮電極電化學(xué)性能的影響, 為有機(jī)電極材料的設(shè)計提供了新思路; 付永柱課題組 [3] 綜述了含雜原子的有機(jī)硫化物作為可充電電池正極材料的反應(yīng)機(jī)理和電化學(xué)性能. 何平課題組 [4] 總結(jié)了鋰-二氧化碳電池的反應(yīng)路徑和提升電池性能的可行性策略.

在新型功能電解質(zhì)開發(fā)方面, 陳人杰課題組 [12] 使用乙基碘化胺作為鋰-氧氣電池的液相添加劑, 實(shí)現(xiàn)了放電產(chǎn)物的溶劑相生長和固體電解質(zhì)界面的原位構(gòu)筑, 為篩選高性能鋰-氧氣電池多功能氧化還原介質(zhì)提供了新的方法參考; 余彥課題組 [13] 在鈉金屬電池常規(guī)醚類電解液中加入了LiClO4添加劑, 開發(fā)了基于靜電屏蔽效應(yīng)的鈉金屬電池低溫電解液, 為發(fā)展低溫鈉金屬電池提供了新策略; 湯衛(wèi)平課題組 [5] 詳細(xì)總結(jié)了典型氧化物系鋰離子固態(tài)電解質(zhì)的研究進(jìn)展, 并對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了綜合比較; 許曉雄團(tuán)隊 [6] 深入剖析了鋰二次電池體系傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液、混合固液電解質(zhì)、純固體電解質(zhì)的特點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀、面臨的挑戰(zhàn)及未來發(fā)展機(jī)遇.

面向未來能源存儲和先進(jìn)表征與模擬技術(shù)發(fā)展, 李亮課題組 [7] 分別從銅正極和銅負(fù)極的角度全面綜述了水系銅電池的研究進(jìn)展及其在未來能源存儲領(lǐng)域的重要作用; 李先鋒課題組 [8] 綜述了面向長時儲能的無機(jī)和有機(jī)液流電池技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向, 指出了實(shí)現(xiàn)液流儲能高效利用的有效策略; 潘慧霖課題組 [9] 總結(jié)了水系鋅離子電池負(fù)極界面雙電層結(jié)構(gòu)的調(diào)控策略和先進(jìn)表征技術(shù); 尉海軍課題組 [10] 總結(jié)了相場模擬在鋰離子電池微區(qū)結(jié)構(gòu)失效分析中的研究進(jìn)展, 并展望了相場方法在電池關(guān)鍵材料微區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計與演化方面的應(yīng)用前景.

由于本專輯的篇幅有限, 我們無法列出動力電池和儲能電池領(lǐng)域的所有最新進(jìn)展. 希望本專輯能夠為相關(guān)研究者提供有益的借鑒和啟發(fā), 促進(jìn)電池技術(shù)研究的進(jìn)步, 推動電池體系的科學(xué)創(chuàng)新與技術(shù)突破. 最后, 感謝所有作者、審稿人和編輯人員的辛勤工作與貢獻(xiàn).

專輯特邀編輯

周豪慎南京大學(xué)教授. 研究方向為物理化學(xué)與能源化學(xué). 長期致力于電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換與存儲的物理化學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究, 在高比能電池體系設(shè)計、界面電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制和電極材料構(gòu)筑領(lǐng)域作出了創(chuàng)新性和系統(tǒng)性的科學(xué)貢獻(xiàn).

參考文獻(xiàn)

[1] 趙曉雯, 陳毅龍, 曹鑫, 等. 基于陰離子電荷補(bǔ)償機(jī)制的高比能二次電池正極材料研究進(jìn)展. 科學(xué)通報, 2025, 70: 1118–1131

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[10] 劉方正, 趙姝, 尉海軍. 鋰離子電池材料微區(qū)結(jié)構(gòu)相場模擬的應(yīng)用與展望. 科學(xué)通報, 2025, 70: 1264–1283

[11] 邱璇,曹永杰, 郭昭薇, 等. 不同電荷載體離子對有機(jī)物電極電化學(xué)性能的影響. 科學(xué)通報, 2025, 70: 1284–1293

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[13] 楊永健, 許世錟, 劉聰聰, 等. 基于靜電屏蔽效應(yīng)的雙功能鈉金屬電池低溫電解液添加劑. 科學(xué)通報, 2025, 70: 1304–1314

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