金属锂被认为是高能量密度电池材料的“圣杯”，具有超高的理论容量和最低的氧化还原电位。但由于锂枝晶不可控生长、固体电解质界面膜(SEI膜)不稳定以及“死锂”累积等系列问题，限制了其商业化应用。氟化材料能有效稳定金属锂/电解液界面，均匀锂离子通量和抑制锂枝晶生长，是金属锂二次电池领域的研究重点。本文综述了近年来氟化无机材料在金属锂沉积骨架、人工SEI保护层、电解液添加剂以及固态电解质等方面的研究进展，阐述了氟化无机材料稳定金属锂负极循环的内在机理，并展望了其未来的发展前景。

在新一代储能领域中，相比于传统的有机液态电池，全固态电池具有安全性高、能量密度高和循环寿命长等优势，对其电解质的研究更是关注的重点。有机-无机复合固态电解质结合了无机固态电解质高强度、高稳定性、高离子电导率与聚合物固态电解质的质软、易加工的优势，是目前最有潜力的电解质体系。对锂离子固态电解质的基础进行了简介，并着重对有机-无机复合电解质存在的问题(离子电导率、固固界面、电化学窗口及两相相容性)及优化策略进行总结，最后对复合电解质面临的关键挑战和未来发展趋势进行了展望。

固体氧化物电池(SOCs)作为一种绿色、高效的全固态能量转换装置, 既能在燃料电池模式下将氢、碳、烃、醇等燃料的化学能转化为电能, 又能在电解池模式下分解水制氢, 在缓解全球能源危机、实现碳中和等方面具有重要意义。然而, SOCs常用的Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)电解质材料在1 000 ℃以上才具有较高的离子电导率, 但过高的工作温度会提高运行成本, 限制材料选择, 并降低系统稳定性。因此, 降低工作温度一直是SOCs发展的核心问题之一, 开发高电导率电解质材料和降低电解质膜厚度是实现SOCs中低温化应用的主要路径。本文从材料开发和薄膜制造两方面对中低温SOCs各类氧离子电解质的研究进展进行梳理, 针对ZrO2、CeO2、Bi2O3及LaGaO3基固体电解质, 系统阐述了异价离子掺杂对提升氧离子电导率和稳定相结构的作用机制, 介绍了电解质薄膜的制备技术和导电性能, 为发展高性能固体氧化物电池电解质材料提供参考依据。

锂离子电池已被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和电网等领域, 深刻地影响着人们的日常生活。但是受限于其低的能量密度、安全性等问题, 需开发稳定、高效的电化学存储材料。黏土矿物因其独特的纳米结构、丰富的活性位点、高的比表面积、丰富的储量和低成本等优点, 在锂二次电池领域有着广阔的应用前景。本文首先介绍了黏土矿物纳米材料的分类、结构和化学组成等。然后, 综述了黏土矿物纳米材料在锂二次电池隔膜和固态电解质隔膜方面的应用研究进展。最后, 总结了黏土矿物在电化学储能领域的优势和不足, 并展望了其未来发展趋势。

可充式锂-二氧化碳电池为捕获CO2和能量存储提供了一种新方法。尽管该技术从发展之初至今取得了很大进步, 但它们在实际应用中还面临着许多限制和挑战。其中, 在充放电机理方面的研究, 虽然取得了显著的成就, 但仍存在一些争议。目前, 大部分的锂-二氧化碳电池研究在提高电池性能方面, 主要针对的是阴极催化剂的制备, 例如, 碳基催化剂、贵金属基催化剂、过渡金属基催化剂、可溶性催化剂等。上述催化剂虽显著提高了电池性能, 但少有同时满足价格低廉、制备方法简单和催化性能优异等优点的催化剂, 这也是限制锂-二氧化碳电池走向实际应用的因素之一。由于锂-二氧化碳电池属于半开放式系统, 液态电解液存在泄露、蒸发和锂枝晶等问题, 导致电池的安全性和性能的降低。采用准固态电解质可有效解决上述问题, 并为柔性可穿戴锂-二氧化碳电池的实现提供了可能。本文归纳了锂-二氧化碳电池关键材料的研究进展, 分别对锂-二氧化碳电池的充放电机理、阴极催化剂、准固态电解质和阳极锂保护四部分进行了介绍, 对其发展的现状和面临的挑战以及未来发展的趋势作出了归纳和总结。为开发高效可逆的锂-二氧化碳电池提供参考。

基于固态电解质的金属氧化物薄膜晶体管具有良好的环境稳定性和优异的电学性能，因而具有巨大的应用潜力。针对传统基于固态电解质金属氧化物薄膜晶体管调控方式工艺复杂、制备时间长的问题，本文采用高k固态电解质Ta2O5作为栅绝缘层，透明氧化铟锡(ITO)作为有源层以及源漏电极，在沉积半导体层和电极之前，利用飞秒激光对Ta2O5绝缘层薄膜进行照射处理。探究了不同激光强度对固态电解质金属氧化物晶体管电学性能的影响。随着激光强度的提高，晶体管的开态电流提高，阈值电压负向漂移。同时，本文进一步探索了激光对固态电解质晶体管突触性能的影响，兴奋性后突触电流(EPSC)随着激光强度的增强而增加。XPS测试表明，Ta2O5薄膜中氧空位含量增多，从而导致器件电导的变化。本文利用激光优异的加工处理速度和对材料性能的精确控制，提出了一种简单、快速(<1 s)、低温(<45 ℃)地调控晶体管性能的方式。