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每天5分钟,碎片时间追顶刊

昨天 • 2020年4月3日 • 星期五
上午11:56

Nature子刊:还原剂在贵金属气凝胶催化剂制备中的作用

研究团队:德累斯顿工业大学的Alexander Eychmüller和温州大学的Yue Hu团队
研究内容:报道了一种过量还原剂定向凝胶化的策略制备贵金属气凝胶催化剂。该方法结合配体化学方法,通过激活配体制备具有大比表面积(59.8 m2 g-1)的金气凝胶,并普遍适用于所有常见的贵金属(Au,Ag,Pd,Pt,Ru,Rh,Os和Ir)。所制备得到的这些气凝胶催化剂对乙醇氧化和析氧反应具有优异的电催化性能,并发现了该类催化剂具有非常规的有机配体增强效应,可大大提高电催化性能。
文献信息:Unveiling reductant chemistry in fabricating noble metal aerogels for superior oxygen evolution and ethanol oxidation, (Nature Communications,2020,DOI: 10.1038/s41467-020-15391-w) [原文链接]

上午11:55

ACS Nano:具有高表面电荷密度的Nb4N5-xOx-MoS2异质催化剂促进高性能产氢

研究团队:山西大学范修军教授、山西师范大学张献明教授团队
研究内容:该研究采用水热法和化学气相沉积法(CVD)在N掺杂石墨烯上合成了Nb4N5-xOx-MoS2异质结构材料。在CVD过程中,MoS2纳米片被蚀刻成小块,并与Nb4N5-xOx共价连接,形成精细的Nb4N5-xOx-MoS2/NG异质结构,具有丰富的界面和完全暴露的边缘活性位。Nb4N5-xOx-MoS2/NG异质结构材料具有丰富的电子密度,并且对H和水均表现出良好的化学吸附能力,显著提高了其内在活性。同时,该异质结构材料和N掺杂石墨烯的化学耦合也有效提升了纳米复合材料的结构稳定性,保证了电子的快速转移的同时进一步促进了催化材料的产氢效率和稳定性。
文献信息:Covalently Connected Nb4N5-xOx-MoS2 Heterocatalysts with Desired Electron Density to Boost Hydrogen Evolution (ACS Nano, 2020, DOI: 10.1021/acsnano.0c01072) [原文链接]

上午11:55

AEM:新型锂电添加剂!环氨基硅烷稳定电极-电解液界面的作用机制

研究团队:韩国蔚山国家科学技术研究院的Sang Kyu Kwak和Nam-Soon Choi团队
研究内容:介绍了3-(三甲基硅烷基)-2-恶唑烷酮(TMS ON)作为高能量密度LIBs电解液添加剂的作用机制,从以下角度系统分析了TMS-ON的影响:1)LiPF6基电解液的稳定性;2)电极/溶液界面的稳定性;3)富镍正极材料LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2(NCM)在循环过程中的微观结构变化。计算分析和核磁共振(NMR)测试表明,TMS-ON通过与Li+离子的配位促进了LiPF6的解离,通过稳定PF5减轻了LiPF6的水解,清除了HF。此外,TMS-ON清除HF后,产生了2-恶唑烷酮(ON),适当地改变了NCM正极和石墨负极的界面结构。另外,作者借助XPS和HR-TEM等分析手段表明,ON衍生的SEI可以缓解NCM正极界面附近电解质的分解和缓解NCM正极的不可逆相变。
文献信息:Cyclic Aminosilane-Based Additive Ensuring Stable Electrode–Electrolyte Interfaces in Li-Ion Batteries (Adv. Energy Mater. 2020. DOI: 10.1002/aenm.202000012) [原文链接]

上午11:54

PNAS: 大电流密度下,钾枝晶反而消失了!高倍率下的安全钾电池

研究团队:伦斯勒理工学院的Nikhil Koratkar团队
研究内容:在这项研究工作中,作者阐述了K金属在自放热驱动下的枝晶修复现象,并与Li枝晶进行了比较。利用DFT,作者计算了跃迁和交换扩散这两种机制下的活化能,发现K中表面扩散的活化势垒明显低于Li。同时,作者利用Arrhenius图研究了K和Li的原子扩散速率,表明即使在∼50°C的高温下,K的表面扩散速率常数也比相同温度下的Li高出约5倍。
文献信息:In situ healing of dendrites in a potassium metal battery (PNAS, 2020, DOI:10.1073/pnas.1915470117) [原文链接]

上午11:54

Nature Energy:Cu表面到底经历了什么,能让它八面玲珑,左右逢源?

研究团队:德国马普学会的弗里茨-哈伯研究所Beatriz Roldan Cuenya等研究者团队
研究内容:研究者阐明了C2+产品产量增加与(100)阶梯、Cu2O和Cu(100)缺陷之间的关联性。通过合理设计应用的脉冲电位序列,可以同时调整铜催化剂的表面结构和组成。通过分析循环伏安法曲线和原位原子力显微镜数据来监测催化剂形态的演变,而通过准原位X射线光电子能谱来检测表面的化学状态。结果表明,缺陷和Cu(I)的持续再生协同促进了C-C的偶联路径。深入了解了在CO2电还原过程中Cu(100)电极的活性和选择性,以及Cu表面和Cu(I)物种上的缺陷和特定结构基序的协同作用。本研究为合理地选择具有约束表面结构和成分的电化学界面,用于C2产品的生产提供了重要的理论依据。
文献信息:The role of in situ generated morphological motifs and Cu(I) species in C2+ product selectivity during CO2 pulsed electroreduction (Nat Energy, 2020, DOI:10.1038/s41560-020-0594-9) [原文链接]

上午11:54

Small:慕氢而设-纳米多孔异质结解决二硫化钼碱性析氢活性差的难题

研究团队:湖南师范大学物理与电子科学学院周海青教授与唐东升教授团队
研究内容:借助原位生长法构筑纳米异质结Se-MoS2/CoSe2,通过表面催化剂与基底之间的化学成键相互作用降低界面接触电阻,促进界面电荷转移;借助CoSe2基底的类金属特性改善异质结的导电性。这种合成路径还能实现对二硫化钼材料的硒掺杂,进一步改善这类材料的边缘活性位,从而最大限度地暴露这类材料的边缘结构,增加边缘活性位点数目,以确保该材料具有优异的催化活性。测试表明,此纳米异质结催化剂在碱性环境中只需要30和93 mV过电位就可以传递10和100 mA/cm2的电流密度,显著优于大多数基于二硫化钼材料的电催化剂。
文献信息:Highly Robust Non‐Noble Alkaline Hydrogen‐Evolving Electrocatalyst from Se‐Doped Molybdenum Disulfide Particles on Interwoven CoSe2 Nanowire Arrays (Small, 2020, DOI: 10.1002/smll.201906629) [原文链接]

上午11:53

AEnM:“刚柔并济-相得益彰”聚合物电解质的新设计助力高电压锂金属电池

研究团队:中国科学院青岛生物能源与过程研究所-青岛储能院崔光磊团队
研究内容:提出并发展了采用高阻燃、优异热稳定性和耐高电压的环丁砜(TMS)作为界面添加剂选择性地浸润聚偏氟乙烯/聚醋酸乙烯酯(PVDF/PVAC)复合聚合物电解质的设计新策略,制备出具有优异综合性能的“刚柔并济-相得益彰”复合聚合物电解质用于高性能的4.5 V高电压锂金属电池研发。其设计原理是基于该添加剂与聚合物基质之间差异化的分子间相互作用来调控综合性能。
文献信息:Selectively Wetted Rigid–Flexible Coupling Polymer Electrolyte Enabling Superior Stability and Compatibility of High‐Voltage Lithium Metal Batteries (Advanced Energy Materials, 2020, DOI: 10.1002/aenm.201903939) [原文链接]

前天 • 2020年4月2日 • 星期四
下午12:25

南科大汪宏教授课题组:给“三明治”披上护甲,获得超强击穿性能!

研究团队:南方科技大学汪宏教授团队
研究内容:该工作首先采用静电纺丝法制备了钛酸钡纳米线(BaTiO3 NWs),受竹子中多层次结构的启发,在P(VDF-HFP)基体中形成BaTiO3NWs浓度梯度的三明治结构复合薄膜,其中BaTiO3 NWs的含量从上到下逐渐增加。在高电场下,在相邻层界面处形成的梯度电场对击穿过程起着重要的阻碍作用,即使在大量的高介电常数填料的情况下,也能显著提高其击穿强度。结果表明,该复合薄膜的储能密度及储能效率分别为17.6 J/cm3和71.2 %,其储能性能明显优于传统的单层薄膜。
文献信息:Gradient-layered polymer nanocomposites with significantly improved insulation performance for dielectric energy storage (Energy Storage Materials, 2020, DOI: 10.1016/j.ensm.2019.06.013) [原文链接]

下午12:25

ACS Energy Lett综述:固态电池锂金属负极面临的挑战

研究团队:美国范德堡大学机械工程系助理教授Kelsey B. Hatzell团队
研究内容:概述了固态锂金属电池的Li | SE界面研究的最新进展及面临的挑战,讨论了SEs中锂丝生长的机理起源,最后重点介绍了可观察Li | SE界面的先进的表征工具,并讨论了未来研究的重点方向,强调了界面研究的重要性,并呼吁尽快建立一套明确的固态电池研究标准。
文献信息:Challenges in Lithium Metal Anodes for Solid-State Batteries. (ACS Energy Lett., 2020, DOI:10.1021/acsenergylett.9b02668) [原文链接]

下午12:24

Yamada最新Nature Energy实现低浓度不可燃电解液

研究团队:日本东京大学Eiichi Nakamura和Atsuo Yamada教授团队
研究内容:合成了氟化环状磷酸酯溶剂:2-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,3,2-二氧磷杂环戊烷-2-氧化物(TFEP)作为主溶剂,用于高操作电压及高安全性的锂离子电池。TFEP溶剂分子中的环状碳酸酯分子结构可以形成稳定的固体电解质中间相,而有机磷酸酯分子结构可以捕获氢自由基并防止燃烧。将0.95 M LiFSI溶于TFEP和2,2,2-三氟乙基甲基碳酸酯(FEMC)共溶剂,发现其具有高度不可燃性和零自熄时间,且能够在石墨负极和高电压LINi0.5Mn1.5O4(LNMO)正极中稳定运行。该项工作首次赋予了较低浓度下电解液的不可燃性与耐高电压性质。
文献信息:A cyclic phosphate-based battery electrolyte for high voltage and safe operation (Nature Energy, 2020. DOI: 10.1038/s41560-020-0567-z.) [原文链接]

下午12:24

中科院过程所张锁江院士团队Adv. Mater.:一种用于固态锂金属电池的柔性陶瓷/聚合物混合固体电解质

研究团队:中国科学院过程工程研究所张锁江院士和张兰老师团队
研究内容:受H键和Li键之间相似性的启发,一种商业化的硅烷偶联剂(3-氯丙基)三甲氧基硅烷(CTMS)作为助剂,实现LGPS了与聚乙二醇(PEG)之间的化学键合,然后添加PEO和双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI)以得到均质的HSE膜。采用PEG考虑了三个原因。首先,该材料提供了更多的-OH基团,以促进与CTMS的化学结合;其次,它与PEO具有相同的分子结构,因此PEG与PEO之间不存在相分离;同样重要的是,一定分子量范围内的PEG可以提供比PEO更快的Li+运输速度和更高的tLi+。陶瓷与聚合物在HSE膜中通过强化学键结合,为锂离子的运输提供了一条高速通道。优化后的HSE膜电导率高、活化能低、Li+迁移数高、抑制了锂枝晶的生长。HSE膜表现了出色的环境稳定性,这使其可以在空气中进行处理。
文献信息:A Flexible Ceramic/Polymer Hybrid Solid Electrolyte for Solid-State Lithium Metal Batteries(Adv. Mater., 2020,DOI:10.1002/adma.202000399) [原文链接]

下午12:24

AFM:平面微型超级电容器的最新发展:制造、性能与应用

研究团队:四川大学高分子材料工程国家重点实验室周涛教授团队和加拿大国立科学研究院能源材料所孙书会(Shuhui Sun)教授团队
研究内容:该综述详细介绍了微型超级电容器的类别(电化学双层电容器、伪电容器、混合电容器)和组成(基材、集流体、电极材料、电解质);同时从微型超级电容器制备方法(光刻法、油墨印刷、丝网印刷、激光加工、等离子蚀刻、冲压法、3D打印)的视角,系统评述了各种方法的利弊,并比较了不同制备方法所得到MSCs的电化学性能;总结了微型超级电容器在储能装置、自供电无线传感器、交流电线路滤波、刺激响应器件等领域的应用,并对MSCs的未来发展方向进行了展望。
文献信息:Recent Developments of Planar Micro‐Supercapacitors: Fabrication, Properties, and Applications (Advanced Functional Materials, 2020, DOI: 10.1002/adfm.201910000) [原文链接]

下午12:23

高效无机CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池表面钝化的简便方法

研究团队:中国科学院福建物质结构研究所郑庆东研究员团队
研究内容:报道了一种简便的缺陷钝化策略,即通过在CsPbI2Br钙钛矿表面旋涂KF溶液来对其进行缺陷钝化。结果表明,沉积的KF大部分位于钙钛矿表面的晶界处,而钙钛矿膜的降解通常始于晶界,因此钝化后的PVSC具有更高的稳定性。稳态和时间分辨光致发光光谱均表明钙钛矿的缺陷被KF显著钝化了。最终,基于KF处理的CsPbI2Br的电池器件能量转换效率(PCE)提高到了15.01%,同时具有较大的开路电压(VOC,1.26 V)。与之相比,基于CsPbI2Br的对照器件的PCE仅为14.14%,VOC只有1.18 V。
文献信息:A facile surface passivation method for efficient inorganic CsPbI2Br perovskite solar cells with efficiencies over 15% (Science China Materials, 2020, DOI: 10.1007/s40843-019-1287-3) [原文链接]

2020年4月1日 • 星期三
下午12:01

固态电池也产气?如何抑制?——中科院物理所固态电池最新成果

研究团队:中国科学院物理研究所的李泓、禹习谦研究员团队
研究内容:针对PEO基固态电池体系,结合实验和计算系统地研究了其在高电压状态下的产气行为,发现了尽管PEO基聚合物电解质的电化学窗口只有3.8V,但是单纯PEO电解质直到负载电压达到4.5V时才开始出现明显的产气分解的行为。而将钴酸锂正极加入组装成全电池后,4.2V便开始出现产气行为,说明脱锂态层状正极和固态电解质之间的界面反应会引起聚合物电池在较低电压下出现产气行为,因此,作者进一步采用离子导体包覆的方式,阻隔正极与聚合物之间的相互接触,成功的将聚合物钴酸锂电池的产气电位提升至4.5V。
文献信息:Increasing Poly(ethylene oxide) Stability to 4.5 V by Surface Coating of the Cathode. (ACS Energy Letters. 2020, DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02739) [原文链接]

下午12:00

孙晓明教授&王海梁教授:不怕氧气的二氧化碳还原电极

研究团队:北京化工大学孙晓明教授课题组与耶鲁大学王海梁教授团队
研究内容:设计了新一代耐氧气的二氧化碳还原电极。在PIM膜的孔道中引入苯胺分子,利用二氧化碳与氨基的化学相互作用,实现了PIM/aniline复合膜对二氧化碳高效分离。气体扩散电极组装了此复合膜以后,可以实现在原料气中有氧气存在的条件下高效电化学还原二氧化碳。
文献信息:Acid‐Base Interaction Enhancing Oxygen Tolerance in Electrocatalytic Carbon Dioxide Reduction (Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202003093) [原文链接]

下午12:00

Cu2S@carbon@MoS2三层空心结构用于高性能储钠负极

研究团队:新加坡南洋理工大学的楼雄文教授团队
研究内容:以Cu2O纳米立方为模板,通过硫化和刻蚀反应得到CuS空心结构;随后,通过PDA包覆以及随后的碳化反应,得到氮掺杂碳包覆的Cu2S空心结构(Cu2S@carbon);最后,通过进一步溶剂热反应,在Cu2S@carbon表面生长出一层MoS2纳米片,得到Cu2S@carbon@MoS2三层空心结构。Cu2S@carbon@MoS2作为负极材料,在钠离子电池中表现出优异的性能。
文献信息:Rationally Designed Three-Layered Cu2S@Carbon@MoS2 Hierarchical Nanoboxes for Efficient Sodium Storage (Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.201915917) [原文链接]

上午11:59

河北工业大学AFM:双管齐下!高性能柔性Li-S电池结构设计

研究团队:河北工业大学梁春永教授,张永光副教授和刘桂华博士团队
研究内容:报道了一种可同时应用于硫正极和锂金属负极的多功能柔性电极,并展示了其在可穿戴和便携式存储电子设备中的应用。其中,柔性电极由具有多个Co/Ni-N活性位点的双金属CoNi纳米粒子嵌入多孔导电骨架(CoNi@PNCFs)制成。进一步结合实验和理论分析,当被用作硫正极时,在多孔CoNi@PNCFs上植入的CoNi和Co/Ni-N活性位点显著促进对LiPS的固定及其快速转化为不溶性Li2S,从而有效地减轻了多硫化物的穿梭效应。此外,以多孔碳骨架和多个活性位点构建的三维集流体成功诱导了均匀的锂生长,实现了无枝晶锂金属负极。最后,使用S/CoNi@PNCFs正极和Li/CoNi@PNCFs负极组装的Li-S电池在5C的倍率下具有785 mAh g-1的高可逆比容量和长循环性能(在1500圈容量衰减率0.016%)。
文献信息:All-Purpose Electrode Design of Flexible Conductive Scaffold toward High-Permanence Li–S Batteries (Adv. Funct. Mater., 2020, DOI:10.1002/adfm.202000613) [原文链接]

上午11:59

李亚栋/王定胜Nature Nanotech.:单原子催化剂为燃料电池再立新功

研究团队:清华大学李亚栋、王定胜团队
研究内容:设计制备了一种氮掺杂碳负载铑单原子催化剂,为燃料电池催化剂的设计提供了新的方向。他们通过对含金属的锌基MOF前驱体进行热解,设计制备了氮掺杂碳上负载铑单原子催化剂,相对于铑和其他铂族金属纳米颗粒(即Pt和Pd),Rh单原子表现出明显改善的催化性能,对甲酸氧化表现出高催化活性。
文献信息:Single-atom Rh/N-doped carbon electrocatalyst for formic acidoxidation (Nat. Nanotechnol., 2020, DOI:10.1038/s41565-020-0665-x) [原文链接]

上午11:59

ChemSusChem:环氧交联氮氧自由基聚合物电极,一步提高电池循环稳定性

研究团队:德州A&M大学Jodie Lutkenhaus团队
研究内容:报道了一种简单的交联方法,可有效平衡电极制备和循环稳定性对聚合物溶解性的要求。作者在合成PTMA的单体中加入了含环氧基团的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)交联剂,并利用环氧在光照或受热条件下的开环对氮氧自由基聚合物进行后续交联。加入导电炭制成电极之后,可整体进行热交联,从而有效改善电极溶解的问题。当加入1 mol% GMA 用作交联时,聚合物电极容量最高可达到104 mAh/g;而当加入3 mol% GMA时,电极展现出最好的循环稳定性,1 C的条件下循环50次之后容量保持率为99.6%。 该工作为氮氧自由基交联提供了新的合成思路。
文献信息:Solution‐Processable Thermally Crosslinked Organic Radical Polymer Battery Cathodes (ChemSusChem, 2020, DOI:10.1002/cssc.201903554) [原文链接]

上午11:58

MME:冻融-收缩法制备高可拉伸性聚苯胺基多孔导电水凝胶柔性电极材料

研究团队:福州大学李晓教授团队
研究内容:基于pH响应性高吸水树脂基水凝胶,提出一种简单的冻融-收缩法,在低浓度苯胺条件下制备了聚苯胺基柔性导电水凝胶电极材料,发现冻融-收缩法可以显著提高材料的电化学性能。研究发现冻融-收缩法可以有效缓解聚苯胺在水凝胶体系中分散不佳的问题,显著提高材料的比电容和电化学稳定性。研究表明,依靠冻融-收缩的协同作用,在苯胺单体浓度比较低(0.1 mol/L)的情况下就可以制备出综合性能突出的PASH导电水凝胶,其电导率为4.05 S/m,面积比电容达到849 mF/cm2,断裂伸长率可达1245%。
文献信息:Polyaniline/Poly(acrylamide‐co‐sodium acrylate) Porous Conductive Hydrogels with High Stretchability by Freeze‐Thaw‐Shrink Treatment for Flexible Electrodes (Macromolecular Materials and Engineering, 2020, DOI:10.1002/mame.201900737) [原文链接]

上午11:58

天津大学杨全红教授Nano Energy:“硫”光溢彩-基于硫模板法的精确孔调控助力高体积性能钾离子电池碳负极

研究团队:天津大学杨全红教授团队和上海师范大学万颖教授团队
研究内容:率先提出将流动性的硫模板法应用在多孔碳材料的制备中,精确调控孔结构,获得兼具高密度与快速离子传输能力的高体积性能钾离子电池碳负极。基于三维石墨烯网络水热液相组装与致密化过程,发挥硫模板的流动性,通过调节硫用量,连续精确调控碳网络中孔的尺寸、结构以及孔之间的连接贯通,在电化学储能中提供兼具高密度与快速传输能力的碳网络。典型地,所获得的高密多孔碳应用为钾离子电池负极材料,既能够提供高密度又可保证大尺寸钾离子的快速传输与储存,从而实现钾离子电池负极高体积比容量以及优异的循环稳定性及倍率性能:经过500周稳定循环后仍具有144 mAh cm–3的高体积比容量。
文献信息:Flowable sulfur template induced fully interconnected pore structures in graphene artefacts towards high volume tricpotassium storage (Nano Energy, 2020, DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104729) [原文链接]

2020年3月31日 • 星期二
下午12:06

丁书江&肖春辉AFM:类水母状Mott-Schottky纳米反应器助力ORR催化剂电子与质量传输

研究团队:西安交通大学的丁书江和肖春辉团队
研究内容:开发了一种新型水母状的Mott-Schottky型电催化剂(HPCM),以实现快速的电子转移和质量传输。结果表明,电子在Mott-Schottky异质结界面处重新分布,自发地从Fe转移至N掺杂的石墨碳,从而加速了电子从电极向反应物的转移。经过动力学分析,类水母状催化剂纳米反应器的半封闭腔体具有较大的表面积,触手状碳纳米管可引起的电解质流动效应,同时在半封闭腔中的有效碰撞概率提升;催化剂独特的结构可以显着改善氧物种的质量传输。
文献信息:Simultaneously Realizing Rapid Electron Transfer and Mass Transport in Jellyfish-Like Mott–Schottky Nanoreactors for Oxygen Reduction Reaction (Advanced Functional Materials,2020,DOI: 10.1002/adfm.201910482) [原文链接]

下午12:06

吉林大学王丽丽&韩炜AFM:黑磷+碳纳米管,强强联手构筑高性能锂离子电池负极

研究团队:吉林大学电子学院王丽丽副教授和物理学院韩炜教授团队
研究内容:该工作通过化学交联方法制备得到了黑磷/碳纳米管复合锂离子电池负极材料。黑磷和碳纳米管通过牢固的化学键紧密结合,解决了黑磷因储能过程中出现的剧烈的体积膨胀带来的循环稳定性差的问题,而且电子可以快速传输。该复合电池负极材料具有独特的三维结构,在长时间大电流循环后,容量能够保持在757.3 mAh/g (650圈循环)。这种引入官能团化学交联方法为解决电池电极材料循环稳定性差等问题提供了一种有效的策略。
文献信息:3D Chemical Cross-Linking Structure of Black Phosphorus@CNTs Hybrid as a Promising Anode Material for Lithium Ion Batteries (Advanced Functional Materials. 2020, DOI: 10.1002/adfm.201909372.) [原文链接]

下午12:05

Adv. Mater. | 强强联手!窦世学院士、刘华坤院士领衔多家单位(团队)实现优异的室温Na-S电池

研究团队:澳大利亚伍伦贡大学超导与电子材料研究所、澳大利亚创新材料研究所窦世学院士、刘华坤院士、侴术雷研究员、Yunxiao Wang、温州医科大学眼视光学院、生物医学工程学院Yong Li、中国科学院宁波材料技术与工程研究所Huanming Lu以及澳大利亚同步加速器Qinfen Gu
研究内容:展现了一种由FeS2电催化剂支撑的新型微米尺寸多级S正极。该正极在密闭的碳纳米笼中原位生长。多级碳基质可以为多硫化物提供多种物理包裹,而FeS2纳米颗粒展现出低的Na离子扩散势垒、强大的结合能以及对多硫化钠的高亲和力。它们的结合使其成为锚定多硫化物并实现多硫化物向Na2S可逆转化的理想硫主体。重要的是,多级S正极适用通过廉价且绿色的喷雾干燥方法进行大规模生产。多孔的多级S正极提供65.5 wt%的高硫含量,并且可以展现高的可逆容量(0.1 Ag-1下循环300圈,可以展现524 mAh g-1)和出色的倍率性能(1 A g-1下循环850圈,可以展现395 mAh g-1),对科学研究和实际应用都具有广阔的前景。
文献信息:A High‐Kinetics Sulfur Cathode with a Highly Efficient Mechanism for Superior Room‐Temperature Na–S Batteries (Advanced Materials, 2020, DOI: 10.1002/adma.201906700) [原文链接]

下午12:05

Adv. Mater. | 余彦、罗维教授等人通过形貌、缺陷与结构设计来促进钠/钾电池的倍率性能和循环性能

研究团队:中国科学技术大学合肥微尺度国家实验室、材料科学与工程系余彦团队与东华大学纤维材料改性国家重点实验室、材料科学与工程学院罗维团队
研究内容:成功制备了N掺杂的3D介孔碳纳米片(N-CNS),实现了SIBs和PIBs前所未有的电化学性能。N-CNS具有多级孔超薄纳米片结构、高含量的吡啶N/吡咯烷N和扩展的层间距离,增强了Na/K离子的嵌入/脱出动力学过程,缩短离子和电子的扩散距离,并能够适应体积变化。因此,基于N-CNS的电极在SIBs和PIBs中展现出长的循环性能和高的倍率性能。
文献信息:A High‐Kinetics Sulfur Cathode with a Highly Efficient Mechanism for Superior Room‐Temperature Na–S Batteries (Advanced Materials, 2020, DOI: 10.1002/adma.201906700) [原文链接]

下午12:05

Carbon Energy:抗衡离子嵌入:发现于氯离子电池电极中的一种全新电化学合成机理

研究团队:美国俄勒冈州立大学的纪秀磊教授团队
研究内容:发现了一种全新的电化学嵌入机理:在还原反应中,锌离子不可逆地嵌入四氧化三锰电极,并深陷其中、不可自拔之后,四氧化三锰电极材料功力大增,表现出惊人的可逆嵌入氯离子的能力。该团队将这种全新离子嵌入机理命名为“抗衡离子嵌入机理“,即阳离子的不可逆嵌入深刻地改观了电极材料的自然属性,使其成为可逆储存阴离子的功能电极。这里锌离子不可逆地嵌入所能实现的功能恰恰指出了不可逆电池反应所隐藏的,还不为人知的巨大潜力。抗衡离子嵌入机理具有普适性,可以为今后功能材料设计提供一种新思路。研究人员将该体系制成软包电池,以电极材料质量计算,其能量密度达到150 瓦时每千克,有望应用于低成本,安全,高效的水系大规模电化学储能。
文献信息:Counter‐ion insertion of chloride in Mn3O4 as cathode for dual‐ion batteries: A new mechanism of electrosynthesis for reversible anion storage (Carbon Energy, 2020, DOI: 10.1002/cey2.37) [原文链接]

下午12:04

Adv. Mater. | 王春生教授等人通过富含氟化锂的中间相实现高度可逆的无枝晶锂金属负极

研究团队:美国马里兰大学化学与生物分子工程系王春生/杨崇英团队
研究内容:通过对表面氟化的中间碳微球(NCMB-F)负极进行锂化,形成富含氟化锂(LiF)的固态电解质中间相(SEI),抑制了金属锂负极的枝晶生长。这种坚固的富含LiF SEI对Li金属表现出高的界面能,能够有效促进Li金属在Li表面的平面生长,同时防止其垂直渗透到富含LiF的SEI中形成Li枝晶。在1.2 mAh cm-2放电容量下,25圈循环内,对于FEC-基电解液,Li电镀/剥离的CE可高于99.2%。将预锂化的NCMB-F(Li@NCMB-F)负极与商用LiFePO4正极以1:1的正/负(P/N)容量比配对,所组装的LiFePO4||Li@NCMB-F可在2.4 mAh cm-2的高面积容量下充放电110次,容量衰减率为0.01%,可忽略不计。
文献信息:A Highly Reversible, Dendrite‐Free Lithium Metal Anode Enabled by a Lithium‐Fluoride‐Enriched Interphase (Advanced Materials, 2020, DOI: 10.1002/adma.201906427) [原文链接]

下午12:04

Chem. Mater.┃不燃腈基深共溶电解液助力高电压锂金属电池

研究团队:中国科学院青岛生物能源与过程研究所董杉木与崔光磊团队
研究内容:通过精心设计丁二腈(SN)和功能锂盐(LiTFSI,LiDFOB)的结合,成功报道了一种双阴离子深共溶电解液体系(dual-anion deep eutectic solution, D-DES)。在研究中,作者综合运用原位/非原位手段(显微分析、光谱、能谱、质谱、核磁等)详细解析了丁二腈与阴阳离子的相互作用。随着锂盐浓度的提升,体系中SN与TFSI-/DFOB-之间的氢键相互作用逐渐增强,锂离子与SN之间的配位作用增强,从而使得自由丁二腈分子数量逐渐减少,负极界面腐蚀受到抑制,这些相互作用赋予了D-DES体系出色的界面稳定性和离子电导率
文献信息:Non-flammable nitrile deep eutectic electrolyte enables high voltage lithium metal batteries (Chem. Mater., 2020, DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b05003) [原文链接]

2020年3月30日 • 星期一
下午12:08

Adv. Mater.:双碱金属离子掺杂稳定钙钛矿发光二极管

研究团队:香港中文大学赵铌教授、荷兰埃因霍温理工大学(TU/e) Shuxia Tao教授团队
研究内容:研究了甲眯基铅碘(FAPbI3)PeLEDs在工作条件下的性能衰减过程,并通过掺杂双碱金属离子提升了器件工作稳定性。利用飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)发现,持续工作后的器件中,I-在MoO3/Au界面产生累积,直接揭示了PeLEDs在工作条件下的离子迁移现象。通过掺杂双碱金属离子(Cs+, Rb+),器件内部离子迁移得到抑制,工作寿命显著提升。结合实验和理论方法,进一步揭示了Cs+和Rb+稳定FAPbI3 PeLEDs的原理。Cs+-Rb+双碱金属离子掺杂后所得近红外(NIR)PeLEDs外量子效率提升至15.84%,达到碱金属离子掺杂FAPbI3 PeLEDs的最高效率。更重要的是,PeLEDs工作条件下耐久性可与NIR OLEDs媲美,半衰期实现超过3600分钟。
文献信息:Stabilizing Perovskite Light-Emitting Diodes by Incorporation of Binary Alkali Cations (Adv. Mater.,2020,DOI:10.1002/adma.201907786) [原文链接]

下午12:07

电极厚度对电池充放电效率和成本的影响

研究团队:美国普林斯顿大学的Daniel Steingart教授团队
研究内容:探讨了在一个由LiMn2O4/石墨组成的锂离子电池长循环充放电时,电极厚度对充放电效率的影响。此外,通过对电池效率进行建模,并将这些效率数据与基于软包和圆柱电池成本模型相结合,以评估不同制造方法与效率之间关系,从而探寻现有锂离子电池技术下的最低成本。最后,作者将效率和制造成本数据与简化的占空比结合起来,确定电力的平准化储能成本,可作为其他低成本储能技术的对比。
文献信息:Asymptotic Cost Analysis of Intercalation Lithium-Ion Systems for Multi-hour Duration Energy Storage (Joule, 2020, DOI:10.1016/j.joule.2020.01.007) [原文链接]

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