国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

1. Angewandte Chemie International Edition：協(xié)同F(xiàn)e-Se原子對(duì)作為雙功能氧電催化劑促進(jìn)低溫可充電鋅空氣電池

電池頂刊集錦！王定勝、汪國(guó)秀、明軍、溫兆銀、Peter Bruce、王建淦、胡勇勝、潘鋒等成果

可充電鋅空氣電池(ZABs)因其高能量密度(1086 Wh/kg)、天然豐富的鋅儲(chǔ)量、低成本和高安全性而受到廣泛關(guān)注。然而，當(dāng)溫度低于0℃時(shí)，由于電催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的減速和極高的O=O鍵能值(498 kJ/mol)， ZABs的性能?chē)?yán)重惡化。以上問(wèn)題主要是由于缺乏既能同時(shí)加速氧還原反應(yīng)(ORR)又能長(zhǎng)時(shí)間持久地加速氧還原反應(yīng)(OER)雙功能電催化劑。為了設(shè)計(jì)高性能的ORR/OER催化劑已經(jīng)做了大量的工作但仍有很大的改進(jìn)空間。

在此，清華大學(xué)王定勝教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)構(gòu)建以氮摻雜碳為載體的原子分散的Fe-Se原子對(duì)(Fe-Se/NC)，成功構(gòu)建了雙功能電催化劑。其中，Se被成功地引入到Fe-based單原子催化劑（Fe-Se/NC）中，通過(guò)顆粒原子化策略構(gòu)建原子對(duì)電催化劑。獲得的Fe-Se/NC顯示出優(yōu)異的雙功能氧催化性能，其電位差低至0.698V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于Fe-基單原子催化劑。此外，Se引入后可通過(guò)非常規(guī)的p-d軌道雜化來(lái)調(diào)節(jié)Fe位點(diǎn)的電子結(jié)構(gòu)和微環(huán)境，從而優(yōu)化ORR/OER過(guò)程中活性位點(diǎn)和中間物之間的吸附/解吸行為。

圖1. Fe-Se/NC催化劑結(jié)構(gòu)表征

理論計(jì)算結(jié)果顯示，F(xiàn)e-Se原子導(dǎo)致了不對(duì)稱(chēng)極化電荷分布。基于Fe-Se/NC的固態(tài)可充電ZABs（ZABs-Fe-Se/NC）在25 ℃、20 mA/cm²的條件下可穩(wěn)定循環(huán)200小時(shí)（1090次），是ZABs-Pt/C+Ir/C的6.9倍。在-40℃的極低溫度下，ZABs-Fe-Se/NC在1 mA/cm²下顯示出741小時(shí)（4041個(gè)循環(huán)）的超強(qiáng)循環(huán)性能，這大約是ZABs-Pt/C+Ir/C的11.7倍。更重要的是，ZABs-Fe-Se/NC甚至可以在5 mA/cm²下運(yùn)行133小時(shí)（725個(gè)循環(huán)）。

總之，作者開(kāi)發(fā)了錨定在MOF衍生的分級(jí)多孔碳框架中的Fe-Se原子對(duì)。受益于Fe和Se原子對(duì)之間優(yōu)化的電子雜化，F(xiàn)e-Se/NC在已報(bào)道的Fe基單原子催化劑中表現(xiàn)出優(yōu)異的雙功能氧氣電催化性能。不對(duì)稱(chēng)配位的Fe-Se位點(diǎn)的電子雜化優(yōu)化了活性位點(diǎn)和中間物之間的吸附/解吸行為。該工作表明作為雙功能電催化劑的原子對(duì)位點(diǎn)是促進(jìn)電催化反應(yīng)的有前途的候選者。

圖2. ZABs-Fe-Se/NC的電化學(xué)性能

Synergistic Fe-Se Atom Pairs as Bifunctional Oxygen Electrocatalysts Boost Low-Temperature Rechargeable Zn-Air Battery, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202219191

2. Nature Communications：準(zhǔn)固態(tài)可充電鹵素離子電池電解液設(shè)計(jì)原則

可充鹵化物離子電池（HIBs）由于其能量密度高、成本低和無(wú)枝晶特性，可作為當(dāng)下大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備的良好候選。然而，目前電解質(zhì)技術(shù)限制了HIBs的性能和循環(huán)壽命。

在此，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院周棟、李寶華教授，美國(guó)馬里蘭大學(xué)王春生教授，悉尼科技大學(xué)汪國(guó)秀教授等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和模擬方法，證明了正極過(guò)渡金屬和元素鹵素在電解質(zhì)中的溶解以及負(fù)極放電產(chǎn)物會(huì)導(dǎo)致HIBs失效。為了解決這些問(wèn)題，作者提出了將低極性氟化溶劑與凝膠處理相結(jié)合的方案，防止其在界面處的溶解，從而提高HIBs的性能。利用這種方法，開(kāi)發(fā)出一種準(zhǔn)固態(tài)Cl離子傳導(dǎo)的凝膠聚合物電解質(zhì)。

圖1. 電解質(zhì)的溶劑化結(jié)構(gòu)

具體而言，準(zhǔn)固態(tài)鹵化物離子導(dǎo)電凝膠聚合物電解質(zhì)（HGPE）通過(guò)將三丁基甲基銨氯鹽（TBMACl）、2,2,2-三氟-N，N-二甲基乙酰胺（FDMA）和1,1,2,2-四氟乙基2,2,2-三氟乙基醚（HFE）混合溶劑組成的液態(tài)電解質(zhì)原位聚合制備而成。它表現(xiàn)出良好的離子導(dǎo)電性（25°C下的2.64 mS/cm）、高氧化穩(wěn)定性（4.0 V ?vs Li+/Li）和安全性（即不燃性和無(wú)泄漏）。當(dāng)HGPE與50μm厚的鋰負(fù)極和基于FeOCl的正極組合測(cè)試時(shí)，Cl離子電池（CIB）在25°C和125 mA g^-1下提供了高初始放電容量（230 mAhg^-1），具有穩(wěn)定的循環(huán)性能（250次循環(huán)后容量保留率為85.2%，500次循環(huán)后為68.3%）。

理論建模和實(shí)驗(yàn)研究表明，定制的溶劑化結(jié)構(gòu)和HGPE的聚合物基質(zhì)可以抑制界面處的副反應(yīng)。值得注意的是，這種CIB在機(jī)理上不同于最近報(bào)道的Na（Li）/Cl₂電池系統(tǒng)，其中堿金屬離子作為電荷載體在電極之間穿梭即堿金屬電極仍存在枝晶生長(zhǎng)的問(wèn)題。此外，作者還證明HGPE的概念也可以擴(kuò)展到可逆的FIBs和Br離子電池（BIBs）中，為二次鹵化物離子電池開(kāi)辟了發(fā)展路徑。

圖2. 鋰-電解質(zhì)界面的電化學(xué)和物理化學(xué)特征

Electrolyte design principles for developing quasi-solid-state rechargeable halide-ion batteries,?Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-36622-w

3. ACS Energy Letters：弱溶劑-溶劑相互作用使電池電解液具有高穩(wěn)定性

電解質(zhì)在金屬離子電池中發(fā)揮著重要作用，而對(duì)電解質(zhì)特性和金屬離子傳輸之間關(guān)系的理解仍不明確。

在此，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所明軍教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)核磁共振（NMR）研究了電解質(zhì)中存在的弱溶劑-溶劑相互作用，并首次發(fā)現(xiàn)這種相互作用具有穩(wěn)定電解質(zhì)的重要功能。與此同時(shí)，作者還更新了對(duì)碳酸乙烯酯（EC）溶劑在鋰離子電池電解質(zhì)中作用的理解并發(fā)現(xiàn)EC溶劑可以通過(guò)弱的分子間相互作用穩(wěn)定線性碳酸鹽電解液，特別是碳酸二乙酯（DEC）電解液，增強(qiáng)Li+(EC)x(DEC)y復(fù)合物的軌道間的能量差，進(jìn)而表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗還原能力。

圖1. 弱溶劑-溶劑相互作用的二維1H-1H相關(guān)光譜（COSY）

總之弱溶劑-溶劑相互作用在溶劑分子之間普遍存在，這在調(diào)節(jié)電解質(zhì)溶劑化結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定電解質(zhì)方面起著重要作用。以最常用的基于EC/DEC的電解質(zhì)為例，這種弱溶劑-溶劑相互作用可以改變Li+(溶劑)x(溶劑)y和Li0(溶劑)x(溶劑)y軌道之間的能量差，然后調(diào)整電解質(zhì)穩(wěn)定性。這一發(fā)現(xiàn)刷新了對(duì)EC溶劑在電池電解質(zhì)中功能的認(rèn)知，不僅如此，這種弱溶劑-溶劑相互作用的影響也在其他類(lèi)型的電解質(zhì)和電池系統(tǒng)中得到了驗(yàn)證。因此，這項(xiàng)工作揭示了弱溶劑-溶劑相互作用的重要性，對(duì)未來(lái)在分子水平上設(shè)計(jì)高性能電解質(zhì)具有指導(dǎo)意義。

圖2. 同樣具有穩(wěn)定功能的其他種類(lèi)的電解質(zhì)中存在弱溶劑-溶劑相互作用的證據(jù)

Weak Solvent–Solvent Interaction Enables High Stability of Battery Electrolyte ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00052

4. Advanced Energy Materials: 12μm厚燒結(jié)石榴石陶瓷骨架實(shí)現(xiàn)高能量密度固態(tài)鋰金屬電池

超薄復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)（CSSE）由于其超薄的厚度和對(duì)鋰金屬負(fù)極的良好適應(yīng)性，使其在高能量密度固態(tài)電池中具有巨大應(yīng)用前景。然而，由于無(wú)機(jī)粉末的聚集而導(dǎo)致鋰枝晶生長(zhǎng)和性能惡化限制了超薄CSSE的實(shí)際應(yīng)用。

在此，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所溫兆銀教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)流延成型方法制備了柔性自支撐Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂（LLZO）陶瓷骨架。隨后，通過(guò)在陶瓷骨架（CS-CSSE）中對(duì)乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（ETPTA）進(jìn)行原位UV固化，實(shí)現(xiàn)了具有3D互連結(jié)構(gòu)的12μm厚的CSSE。該設(shè)計(jì)燒結(jié)LLZO陶瓷骨架可以避免無(wú)機(jī)相的不均勻分布并調(diào)節(jié)離子遷移；交聯(lián)的ETPTA聚合物電解質(zhì)有助于降低界面阻抗。此外，連續(xù)的兩相界面還可以為L(zhǎng)i⁺提供快速傳輸通道。

圖1. CS-CSSE的電花學(xué)性能及Li+在CS-CSSE中傳輸?shù)氖疽鈭D

研究表明，這種結(jié)構(gòu)使得與陶瓷和聚合物的協(xié)同作用能夠得到更大程度的開(kāi)發(fā)，從而形成具有超薄、不燃、柔性、快速鋰離子傳輸以及與鋰金屬穩(wěn)定界面的復(fù)合電解質(zhì)。與PSSE和CP-CSSE相比，CS-CSSE的室溫離子電導(dǎo)率可達(dá)到1.19×10^?3 S cm^?1，tLi+為0.83。同時(shí)，在對(duì)稱(chēng)電池的循環(huán)測(cè)試中，基于CS-CSSE的鋰對(duì)稱(chēng)電池可以在0.3 mA cm^?2下穩(wěn)定循環(huán)1000小時(shí)以上。而Li|CS-CSSE|LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂全電池同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和長(zhǎng)循環(huán)性能。

此外，基于CS-CSSE的軟包電池可以實(shí)現(xiàn)376 Wh Kg^?1和1186 Wh L^?1的高能量密度。因此，具有基于多孔石榴石陶瓷骨架（CS-CSSE）的3D互連結(jié)構(gòu)超薄復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)可以將優(yōu)異的電化學(xué)性能與高能量密度相結(jié)合。這種策略和結(jié)構(gòu)也適用于其他氧化物陶瓷電解質(zhì)或聚合物，它們?cè)诟咝阅芄虘B(tài)電池系統(tǒng)中具有巨大的應(yīng)用前景。

圖2. CS-CSSE的對(duì)電池性能

12 μm-Thick Sintered Garnet Ceramic Skeleton Enabling High-Energy-Density Solid-State Lithium Metal Batteries, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202204028

5. Nature Energy：電池正極氧的非局域電子空穴

過(guò)渡金屬氧化物正極中的氧離子可以在高壓下儲(chǔ)存電荷，為實(shí)現(xiàn)更高能量密度的電池提供了途徑。然而，在給這些正極材料充電時(shí)氧化的氧離子形成O₂分子被困在材料中從而導(dǎo)致電壓滯后。

鑒于此，英國(guó)牛津大學(xué)Peter G. Bruce教授和Robert A. House研究員等人通過(guò)利用Na_0.6[Li_0.2Mn_0.8]O₂ 過(guò)渡金屬超結(jié)構(gòu)中抑制的金屬遷移來(lái)研究O^2-上的空穴態(tài)性質(zhì)，并結(jié)合使用高分辨率共振非彈性 X 射線散射 (RIXS)、¹⁷O 核磁共振、密度泛函理論和超導(dǎo)量子干涉裝置磁力測(cè)量來(lái)跟蹤它們隨時(shí)間的演變。

圖1. ¹⁷O核磁共振的隨時(shí)間變化

研究表明，氧化物離子氧化時(shí)產(chǎn)生的電子空穴和未成對(duì)電子離域化。在Na_0.6[Li_0.2Mn_0.8]O₂中，O有兩種配位環(huán)境：O–Mn₂和 O–Mn₃。作者發(fā)現(xiàn)氧化發(fā)生在O-Mn₂上，因?yàn)镺-Mn₂在費(fèi)米能級(jí)下具有非鍵合 O-2p軌道，而O-Mn₃與原始狀態(tài)相比保持相對(duì)不變。此外，具有離域空穴態(tài)的氧化O離子隨著電化學(xué)測(cè)試中觀察到的高壓平臺(tái)逐漸消失而形成O₂分子。這些結(jié)果首次直接證明了當(dāng)O^2-在電池正極中氧化時(shí)可在O^2-離子上形成離域電子空穴的性質(zhì)。最終，在O上形成空穴狀態(tài)且不轉(zhuǎn)化為O₂ 的O-氧化還原正極是提供真正可逆正極材料的理想選擇。因此，了解可逆 O-氧化還原反應(yīng)的性質(zhì)對(duì)實(shí)現(xiàn)新一代高能量密度電池正極至關(guān)重要。

圖2. O上的非局域化電子孔

Delocalized electron holes on oxygen in a battery cathode, Nature Energy 2023 DOI: 10.1038/s41560-023-01211-0

6. Nano Letters:具有增強(qiáng) Zn²⁺通量和沉積動(dòng)力學(xué)的無(wú)縫金屬-有機(jī)框架界面用于長(zhǎng)壽命可充電鋅電池

金屬鋅作為一種有前途的可充電水系電池的負(fù)極，在電網(wǎng)規(guī)模的能源儲(chǔ)存中得到了巨大的關(guān)注。然而，不可控的枝晶生長(zhǎng)和表面寄生反應(yīng)極大地延緩了其應(yīng)用。

在此，西北工業(yè)大學(xué)王建淦教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)配位法在鋅負(fù)極表面無(wú)縫構(gòu)建了一種多功能的MOF界面。具有獨(dú)特的三維開(kāi)放框架的親鋅MOF界面相通過(guò)快速轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)、促進(jìn)脫溶能力和均勻的電極-電解質(zhì)界面電場(chǎng)分布重新分配Zn²⁺通量，進(jìn)而誘導(dǎo)均勻穩(wěn)定的Zn沉積。此外，致密的界面可以作為鎧裝層來(lái)抑制副產(chǎn)物和負(fù)極表面死鋅的產(chǎn)生。

圖1. MOF@Zn電極上的Zn²⁺作用機(jī)制

研究表明，具有3D開(kāi)放框架結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)MOF界面可以作為高度親鋅介質(zhì)和離子篩，協(xié)同誘導(dǎo)均勻且快速的Zn成核/沉積。此外，無(wú)縫界面的界面屏蔽顯著抑制了表面腐蝕和析氫實(shí)現(xiàn)了超穩(wěn)定的鋅電鍍/剝離。具體而言，在1000次循環(huán)后庫(kù)侖效率可達(dá)99.2%，在10 mA cm^-2下壽命延長(zhǎng)到1100小時(shí)，累積電鍍?nèi)萘扛哌_(dá)5.5 Ah cm^-2。此外，改性鋅負(fù)極保證了基于MnO₂的全電池超過(guò)1500次循環(huán)的超長(zhǎng)壽命。因此，該工作可為設(shè)計(jì)高效的MOF中間相提供見(jiàn)解，使其能夠走向超穩(wěn)定的鋅水電池群體。

圖2. MOF@Zn||MnO₂全電池的電化學(xué)性能

A Seamless Metal–Organic Framework Interphase with Boosted Zn²⁺?Flux and Deposition Kinetics for Long-Living Rechargeable Zn Batteries, Nano Letters 2023 DOI：10.1021/acs.nanolett.2c04410

7. ACS Energy Letters：原位塑性晶體涂層正極于高性能鈉離子電池

正極材料是鈉離子電池的關(guān)鍵，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)和界面的不穩(wěn)定性而面臨挑戰(zhàn)。

在此，天津理工大學(xué)張聯(lián)齊團(tuán)隊(duì)&中國(guó)科學(xué)院物理研究所胡勇勝團(tuán)隊(duì)&中國(guó)科學(xué)院大學(xué)容曉暉團(tuán)隊(duì)等人通過(guò)簡(jiǎn)單的一步方法在O₃-NaNi_0.4Fe_0.2Mn_0.4O₂正極上實(shí)現(xiàn)原位塑性晶體Na₃–_3xAl_xPO₄涂層和本體Al摻雜。Na_3–3xAl_xPO₄由于其獨(dú)特的“槳輪”機(jī)制而表現(xiàn)出高離子傳輸性能。原位形成的Na_3–3xAl_xPO₄可消耗殘余的堿化合物，并誘導(dǎo)形成缺鈉相，從而增強(qiáng)Na⁺轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué)。此外，在本體中形成的強(qiáng)Al–O鍵進(jìn)一步增強(qiáng)了晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

圖1. 具有界面結(jié)構(gòu)的1mol%NAP@NFM424的制備流程

具體而言，在NFM424正極材料上同時(shí)進(jìn)行了塑性晶體Na_3-3xAl_xPO₄涂層和Al摻雜的改性，建立了堅(jiān)固的表面和體部結(jié)構(gòu)，通過(guò)這種新穎、簡(jiǎn)單、有效的方法提高了電化學(xué)性能。涂有Na_3-3xAl_xPO₄層的顆粒表面作為屏障可抑制寄生反應(yīng)，而體相的Al摻雜則可提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在改性過(guò)程中，Na_3-3xAl_xPO₄與NFM424表面的殘留鈉發(fā)生反應(yīng)，從而減少了殘留鈉的不利影響。同時(shí)，Na_3-3xAl_xPO₄作為快速Na離子的優(yōu)良導(dǎo)體為鈉離子的擴(kuò)散提供路徑，大大改善了倍率性能。

最重要的是，1mol%NAP@NFM424正極表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在2.0-4.0V的電壓范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)200次循環(huán)后容量保持率為80%。與NFM424正極相比，1mol%NAP@NFM424正極在全電池中表現(xiàn)出優(yōu)越性和實(shí)際可接受性。因此，該工作為制備高性能的NIB正極材料提供了思路。盡管1mol%NAP@NFM424正極在NIBs中的實(shí)際應(yīng)用還需進(jìn)一步改善，但本工作的方法有助于開(kāi)發(fā)高性能的NIBs正極材料。

圖2. NFM424和1 mol % NAP@NFM424的電化學(xué)性能

In Situ Plastic-Crystal-Coated Cathode toward High-Performance Na-Ion Batteries ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00009

8. Advanced Functional Materials：解碼Li+/Na+交換路徑制備高性能Mn基層狀鋰離子電池正極

自1996年P(guān). G. Bruce的第一篇報(bào)告以來(lái)，Li+/Na+交換作為制備高性能鋰離子電池錳基層狀正極的有效方法已被廣泛探索。而了解離子交換過(guò)程中的詳細(xì)結(jié)構(gòu)變化對(duì)于實(shí)現(xiàn)高性能層狀Mn基正極的合成控制至關(guān)重要，但其研究較少。

在此，香港中文大學(xué)張明建團(tuán)隊(duì)&北京大學(xué)潘鋒團(tuán)隊(duì)&阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Tianyi Li等人采用原位同步X射線衍射、密度泛函理論計(jì)算和電化學(xué)測(cè)試相結(jié)合的方法對(duì)純錳基層狀正極O3型Li_0.67[Li_0.22Mn_0.78]O₂（LLMO）與相應(yīng)對(duì)應(yīng)物P3型Na_0.67[Li_0.22Mn_0.78]O₂（NLMO）的離子交換過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

圖1. DFT計(jì)算

通過(guò)溫度分辨觀察結(jié)果結(jié)合理論計(jì)算表明，Li+/Na+交換具有良好的熱力學(xué)性質(zhì)，并由兩個(gè)串聯(lián)拓?fù)湎嘧兘M成：1）從NLMO到層狀中間體大約通過(guò)60%的Li+/Na+交換；2）然后通過(guò)進(jìn)一步的Li插入形成最終的層狀產(chǎn)物L(fēng)LMO。此外，中間主導(dǎo)復(fù)合材料是通過(guò)將交換動(dòng)力學(xué)減慢到室溫以下而獲得的，顯示出比傳統(tǒng)熔鹽法獲得的LLMO更好的電化學(xué)性能。這些發(fā)現(xiàn)為在溫和條件下合成控制高性能錳基正極提供了指導(dǎo)。

圖2. LLMO-MS、LLMO-RT和LLMO-M等的電化學(xué)性能

Decoding Li+/Na+ Exchange Route Toward High-Performance Mn-Based Layered Cathodes for Li-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202214921

原創(chuàng)文章，作者：菜菜歐尼醬，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/01/23/b59071888b/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

電池頂刊集錦！王定勝、汪國(guó)秀、明軍、溫兆銀、Peter Bruce、王建淦、胡勇勝、潘鋒等成果

相關(guān)推薦

電池頂刊集錦！王定勝、汪國(guó)秀、明軍、溫兆銀、Peter Bruce、王建淦、胡勇勝、潘鋒等成果