2天2篇顶刊！北理工「长江特聘」陈人杰，发Angew/AM！
2025年1月13日和14日，北京理工大学陈人杰教授团队在Advanced Materials和Angew上连续发表最新成果，即“A room temperature rechargeable Li-LiNO3 battery with high capacity”和“Tiny-Ligand Solvation Electrolyte Enabled Fast-charging Aqueous Batteries”。下面，对这两篇成果进行简要的介绍！
陈人杰，北京理工大学材料学院教授、博导，北京电动车辆协同创新中心（国家级）研究员。2002—2005年，师从北京理工大学吴锋院士，获工学博士学位；2005—2007年，师从清华大学化学系陈立泉院士、邱新平教授，从事博士后研究工作；2007年起入职北京理工大学；2012—2013年，英国剑桥大学Prof. Derek Fray、Dr. Vasant R. Kumar课题组访问研究。教育部新世纪优秀人才，北京市优秀人才、北京市科技新星，北京高等学校卓越青年科学家，中国工程前沿杰出青年学者，英国皇家化学学会会士，教育部长江学者特聘教授和科睿唯安“全球高被引科学家”。
研究领域基于大规模储能、新能源汽车、航空航天、国防军事等领域对高性能电池的重大需求，针对高比能长航时电池新体系的设计与制造、二次电池安全性/温度适应性、超薄/轻质/长寿命特种储能器件及关键材料研制等科学问题和技术难点，聚焦关键能源材料与电池新体系的创新突破，开展：1）离子液体及新型功能复合电解质材料；2）多电子高比能新型二次电池及关键材料；3）特种功能电源及异构纳米材料；4）绿色二次电池设计与资源化利用；5）智能电池及信息能源融合交叉技术等具有原创性的研究工作。
1PNAS：高容量室温可充电锂LiNO3电池
锂离子电池（LIBs）已成为先进的储能技术，但是比容量仍然受到正极活性材料的限制。基于此，北京理工大学陈人杰教授和李丽教授（共同通讯作者）等人报道了一种能够在室温下工作的锂（Li）-LiNO3币式电池（LNBs）。通过分析各种溶剂的静电势和结合能，作者选择二甲基亚砜（DMSO）作为LiNO3-DMSO电解质的溶剂，金属Li作为负极。
利用具有多孔骨架结构和高电子导电性的碳纳米管（CNTs）作为正极材料，无需任何金属催化剂，即可全面研究其电化学机理。一系列的实验表征证实了在碳纳米管阴极上硝酸盐（NO3-）和亚硝酸盐（NO2-）之间的可逆氧化还原。值得注意的是，含有LiNO3-DMSO电解质的LNB在1.75 V下可提供19 mAh cm-2的容量，与Li-O2电池相当。在5000 mAh g−1的比容量下，软包电池在100次循环中保持稳定，显示出该系统在高容量储能应用中的巨大潜力。
A room temperature rechargeable Li-LiNO3battery with high capacity.PNAS,2025, https://doi.org/10.1073/pnas.2416817122.
2Angew. Chem. Int. Ed.：微配体溶剂化电解液实现快速充电的水系电池
H2O分子之间的氢（H）-键网络通过跳跃机制实现H+和OH-的超快速扩散，使水系电池成为下一代快速充电储能的有力竞争对手。广泛应用的锂离子电池（LIBs）理想的水系电解液应具有宽的电化学稳定窗口（＞5 V）、快速充电（≤15 min）、无气体释放和低成本。然而，水的析氢反应（HER）的窄电压窗（1.23 V）限制了它们的实际应用。
基于此，北京理工大学陈人杰教授、李月姣副教授和陈楠副教授（共同通讯作者）等人报道了一种新的水系电解液设计原理，利用位阻来构建微配体溶剂化结构。假设水、正碳酸四乙酯（TEOC）和TFSI-阴离子竞争进入Li+的溶剂化鞘层。共溶剂TEOC具有较大的乙氧基，有利于将更多的H2O分子和阴离子带入溶剂化鞘中，形成[(Li+)(TFSI-)0.4(H2O)0.56(TEOC)]·H2O的微配体溶剂化电解质（TLSE）。
H2O具有低Li传输能垒和超小鞘层体积的特点，通过快速离子传导在提高离子电导率方面起着关键作用。此外，TEOC通过H2O分子破坏其乙氧基官能团之间的强氢键网络，将H2O-H2O相互作用转化为H2O-TEOC相互作用。具有强氢键的“无H2O”在初级溶剂化壳层内转化为“固定H2O”，有效地降低了H2O的活性。TLSE实现了稳定的界面化学，将电化学稳定性窗口扩大到5.7 V，并在25 °C时表现出3.57 mS cm-1的高离子电导率。因此，2.5 V LiMn2O4/Li4Ti5O12全电池在10 C倍率下具有188 mAh g-1的高比容量，可以循环1200次。该机制为调节具有微配体和高载流子迁移率的电解液的溶剂化性质提供了一种新的途径。
Tiny-Ligand Solvation Electrolyte Enabled Fast-charging Aqueous Batteries. Angew. Chem. Int. Ed.,2025, https://doi.org/10.1002/anie.202423808.
