1. Nature:超結(jié)構(gòu)控制策略改善氧陰離子氧化還原正極的首圈電壓滯后！
通過發(fā)生氧陰離子和過渡金屬（TM）離子的氧化還原，可以提高富Li/Na的過渡金屬氧化物插層正極的能量密度。但是，首次充電時與O2-氧化有關的高壓在放電時無法恢復，從而導致能量密度顯著降低。關于這方面的文章近年來非常多，研究的也很深入，之前有報道指出，TM離子從TM層遷移到堿金屬層，是首圈電壓損耗的原因。
牛津大學Peter G. Bruce組通過比較兩個相關的插層正極Na0.75[Li0.25Mn0.75]O2和Na0.6 [Li0.2Mn0.8]O2，發(fā)現(xiàn)首圈電壓滯后由超結(jié)構(gòu)決定，特別是在TM層中Li / TM局部有序的材料。通過在TM層中形成具有抑制TM遷移超結(jié)構(gòu)（陽離子有序）的材料，可以避免O陰離子氧化還原正極的電壓滯后。
研究者發(fā)現(xiàn)Na0.75[Li0.25Mn0.75]O2中出現(xiàn)的超結(jié)構(gòu)，幾乎在所有的O-氧化還原化合物中都存在，而這種蜂窩狀超結(jié)構(gòu)在充電時會丟失，部分原因是形成了分子O2，O2分子在放電時又重整分裂為O2-，但此時Mn離子已遷移到平面中，從而改變了O2-周圍的配位，從而大大降低了放電電壓。而XAS揭示Na0.6[Li0.2Mn0.8]O2中的超結(jié)構(gòu)能夠抑制Mn離子的紊亂，從而抑制了O2的形成，抑制電壓滯后并促進O2-上形成穩(wěn)定的電子空穴。
RobertA. House, Urmimala Maitra, Miguel A. Pérez-Osorio, Juan G. Lozano, Liyu Jin, James W. Somerville, LaurentC. Duda, Abhishek Nag, Andrew Walters, Kejin Zhou, Matthew R. Roberts, Peter G.Bruce, Superstructure control of first-cycle voltage hysteresis in O-redoxcathodes, Nature, 2019.
DOI: 10.1038/s41586-019-1854-3
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1854-3
2. Nature Energy: 熔鹽處理抑制富鋰氧化物正極材料的析氧反應
富鋰過渡金屬氧化物正極材料由于同時存在陰陽離子的氧化還原反應因而能夠?qū)崿F(xiàn)高達900Wh/kg的理論比能量。但是，富鋰氧化物正極材料中的電壓衰降與析氧反應嚴重限制了其實際應用。在本文中，麻省理工學院的李巨等人發(fā)現(xiàn)在700℃下利用熔融鉬酸鹽協(xié)助LiO脫出能夠形成晶格相干但是組分徑向依賴的Li1+X(r)M1-X(r)O2顆粒。這種顆粒由富鋰的內(nèi)層（X=0.2）和貧鋰的表面（X=-0.05）構(gòu)成，并且兩者之間存在連續(xù)梯度。
這種梯度富鋰材料在保證穩(wěn)定可逆的陰離子氧化還原的同時能夠抑制材料向電解液中釋放氧。電化學循環(huán)過程中金屬元素的價態(tài)和材料晶體結(jié)構(gòu)都保持著良好的穩(wěn)定性。因此，該材料能夠在0.2C下循環(huán)200周后實現(xiàn)高達843Wh/kg的能量密度，在1C下循環(huán)100周后的能量密度也高達808Wh/kg。這種高溫熔鹽處理方法能夠拓展到其他需要抑制表面反應的電極材料中。
ZhiZhu, Ju Li et al, Gradient Li-rich oxide cathode particles immunized againstoxygen release by a molten salt treatment, Nature Energy, 2019
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0508-x?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+nenergy%2Frss%2Fcurrent+%28Nature+E
3. AEM:高容量無鈷高鎳層狀LiNi0.9Mn0.1O2正極材料
高鎳含量的層狀氧化物正極材料對于發(fā)展新型高比能鋰離子電池儲能體系至關重要。在傳統(tǒng)的Ni/Co/Mn三元體系中，受限于Co元素的有限儲量，其生產(chǎn)成本日益上漲。開發(fā)不含Co元素的高鎳正極對于實現(xiàn)低成本高比能儲能體系十分關鍵。在本文中，韓國漢陽大學的Chong S. Yoon與Yang-Kook Sun等合成了LiNi0.9Co0.1O2(NC90)、LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2(NCM90)和LiNi0.9Mn0.1O2(NM90)三種材料以期實現(xiàn)無Co高比能正極。
在這三種正極材料中，NM90表現(xiàn)出最優(yōu)的循環(huán)穩(wěn)定性：在30℃下當截止電壓為4.4V時首周放電容量高達236mAh/g且100周后容量保持率高達88%；在60℃下當截止電壓為4.3V時100周后容量保持率高達93%。循環(huán)穩(wěn)定性提升的原因主要是NM90能夠吸收與各向異性晶格劇烈收縮/擴張相關的應變，并抑制微裂紋的形成。此外，穩(wěn)定的Mn4+的存在使得材料的化學穩(wěn)定性顯著提高。研究人員還驗證了NM90正極在全電池體系中的循環(huán)穩(wěn)定性，這說明該材料是一種富有應用前景的無Co高比能正極材料。這項研究不僅為重新定義Mn元素在高鎳正極中的作用提供了見解，而且為實現(xiàn)商品化無Co正極提供了方案。
Assylzat Aishova， Chong S. Yoon and Yang-Kook Sun et al, Cobalt‐Free High‐Capacity Ni‐Rich Layered Li[Ni0.9Mn0.1]O2 Cathode, Advanced Energy Materials,2019
DOI: 10.1002/aenm.201903179
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201903179?af=R
4. Chem: 錳基氧化物表面原位雙界面層助力高性能鉀離子電池
錳基氧化物正極材料憑借其豐富的原料來源與低成本等優(yōu)勢吸引了諸多關注。然而，錳基正極材料的不可逆相變和Mn2+的溶解問題導致其晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定并進一步造成電池性能的衰減。在本文中，南開大學的Fujun Li等使P2-K0.67MnO2(P2-KMO)正極材料在6M KFSI/G2電解液中充電，原位形成了一種雙層界面層。
電解液的分解與Mn3+的歧化反應使得該界面層由外層的固態(tài)電解質(zhì)中間相與內(nèi)層的貧鉀態(tài)尖晶石界面構(gòu)成。這種雙層界面結(jié)構(gòu)協(xié)同地促進了體相P-KMO中P2-P’’2的可逆相變并顯著抑制了Mn元素的流失。在這種雙層界面的保護下，P-KMO正極在循環(huán)300周后的容量保持率高達90.5%且?guī)靷愋矢哌_100%。該工作強調(diào)了界面化學調(diào)控對于鉀離子電池正極材料的重要性。
KaixiangLei, Fujun Li et al, Dual Interphase Layers In Situ Formed on aManganese-Based Oxide Cathode Enable Stable Potassium Storage, Chem, 2019
DOI: 10.1016/j.chempr.2019.10.008
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30462-0?rss=yes#
5. Angew：順序離子交換法合成Cu取代的CoS2@CuxS雙殼納米盒實現(xiàn)高效儲鈉
雜化材料由于其每種組分的協(xié)同作用，是用做電極材料提高鈉儲存性能最佳選擇之一。然而，具有合理的結(jié)構(gòu)和組成的適合用于鈉存儲的雜化納米結(jié)構(gòu)的制造仍然具有挑戰(zhàn)性。近日，新加坡南洋理工大學樓雄文等通過基于金屬有機框架（MOFs）的模板法策略合成了由Cu取代的CoS2@CuxS雙殼納米盒（表示為Cu-CoS2@CuxS DSNBs）組成的集成納米結(jié)構(gòu)。
實驗發(fā)現(xiàn)，獨特的外殼結(jié)構(gòu)和復雜的成分使得Cu-CoS2@CuxS DSNBs電極具有優(yōu)越的電化學儲鈉性能(在0.1 A g-1，535 mAh g-1)，以及出色的倍率性能（在5 A g-1，333 mAh g-1）和穩(wěn)定的循環(huán)性能（300次循環(huán)后保持76%的容量）。
YongjinFang, Xiong Wen (David) Lou*, et al. Synthesis of Cu‐Substituted CoS2@CuxSDouble‐Shelled Nanoboxes via Sequential Ion Exchangefor Efficient Sodium Storage. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201912924
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201912924
6. AM: 內(nèi)層拓展的硫化銅正極與非腐蝕性電解液助力高比能可充鎂電池
可充鎂電池憑借其豐富的原料來源、高體積比容量、無枝晶負極特性以及多電子氧化還原反應等優(yōu)勢而被視為現(xiàn)存鋰電池的優(yōu)良替代品。然而，可充鎂電池的發(fā)展受到其電極-電解質(zhì)界面兼容性差、Mg2+與正極材料中多價離子庫侖作用過強等問題的限制。
在本文中，南京工業(yè)大學趙相玉研究員等開發(fā)了一種CuS正極材料可與非腐蝕性鎂離子電解液構(gòu)成高比能可充鎂電池。得益于CuS正極優(yōu)化的內(nèi)層結(jié)構(gòu)和顯著改善的電極-電解液界面相容性，這種CuS材料表現(xiàn)出不可比擬的儲鎂能力。在50mA/g的電流密度下其放電比容量高達477mAh/g，對應著高達415Wh/kg的重量能量密度。而且，在1C的高倍率下經(jīng)過1000周的深度循環(huán)后該材料的比容量仍可達到111mAh/g。
YinlinShen, Xiangyu Zhao et al, High‐Energy Interlayer‐Expanded Copper Sulfide Cathode Material in Non‐Corrosive Electrolyte for Rechargeable Magnesium Batteries, AdvancedMaterials, 2019
DOI: 10.1002/adma.201905524
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201905524?af=R
7. ACS Nano：含氟三嗪共價有機納米片用于高性能堿-有機電池
為了滿足日益增長的可再生能源需求，除鋰離子電池外，其他堿（Na，K）離子電池也得到了廣泛的研究。然而，這些堿(Na, K)離子電池很難找到通用的、環(huán)保的電極，嚴重制約了它們的發(fā)展。有機電極具有分子多樣性、成本低、操作安全等優(yōu)點，在堿離子電池中具有廣闊的應用前景。然而，由于緩慢的離子/電子擴散和有機電解質(zhì)中可能的溶解，有機電極的可逆容量通常小于無機電極。近日，上海大學的王勇教授課題組，將氟原子引入共價三嗪骨架（CTF）中，制備出二維層狀含氟CTF（FCTF）及其剝離的少量層狀產(chǎn)物（E-FCTF），并將其用作鋰、鈉、鉀有機電池的陽極。
剝落的E-FCTF電極可提供高可逆容量，以及堿有機電池的優(yōu)異循環(huán)壽命（鋰有機電池在100 mAh g–1 300次循環(huán)后為1035 mAh g–1，在2 A g–1 1000次循環(huán)后為581 mAh g–1）。從實驗探索和理論計算的角度，可以確定E-FCTF的鋰儲存機理是一種有趣的多電子氧化還原反應，是鋰儲存在苯環(huán)和三嗪環(huán)單元上的產(chǎn)物。
Hang Zhang, Weiwei Sun, Xiudong Chen, et al. Few-Layered Fluorinated Triazine-BasedCovalent Organic Nanosheets for High-Performance Alkali Organic Batteries. ACSNano, 2019.
DOI: 10.1021/acsnano.9b07360
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b07360
8. ACS Nano：逐步電催化策略抑制鋰硫電池中多硫化物的穿梭
鋰硫電池因其高理論比容量和價格優(yōu)勢成為新一代儲能體系的熱點之一。但是鋰硫電池中硫的多電子反應動力學緩慢，在放電過程中產(chǎn)生可溶于電解液的多硫化鋰，因此在電池充放電過程中會有容量損失，并產(chǎn)生“穿梭效應”，大大降低了電池的循環(huán)穩(wěn)定性和庫倫效率。如果從提升硫電極的反應動力學角度設計催化劑，則可以從根本上解決問題。
但是目前的催化劑研究并未考慮到硫的反應是涉及兩相轉(zhuǎn)化的兩步反應：1.單質(zhì)硫與可溶的長鏈多硫化鋰相互轉(zhuǎn)化；2.可溶的長鏈多硫化鋰與不溶的短鏈多硫化鋰相互轉(zhuǎn)化。在設計鋰硫電池催化體系時要能夠使其在硫轉(zhuǎn)化的全過程中均具備催化作用，這樣才能夠有效解決問題。
近日，新加坡國立大學Jim Yang Lee課題組提出了“逐步電催化”策略，選擇了已報道的兩種催化劑（Fe-N@C和Co-N@C），探索其催化性能。作者通過實驗證明，F(xiàn)e-N@C對于硫和長鏈多硫化物的相互轉(zhuǎn)化具有催化作用，而Co-N@C對于長鏈多硫化物和短鏈多硫化物的相互轉(zhuǎn)換具有催化作用。基于此，作者制備了外層為Co-N@C，層內(nèi)為Fe-N@C和硫的電極（Fe/Co-N@C-S）。
含有這兩種分層結(jié)構(gòu)催化劑的電極在0.1C下的首周放電容量可達理論值的90%，0.2C循環(huán)300周仍舊有初始容量86.5%的可逆比容量。而且在高載量貧液體系（硫載量6.4 mg/cm2，E/S = 5 mL/g）中，仍舊有8.3 mAh/ cm2的面容量。值得注意的是，當內(nèi)外層催化劑互換后，電池性能遠遠差于Fe/Co-N@C-S電極。這一結(jié)果也證明作者提出的“逐步電催化”策略是真實而有效的。該研究說明，在電催化劑開發(fā)過程中，研究者應該著眼于切實的電池反應，針對不同的過程開發(fā)不同的電催化劑，并將之組合，或可達到理想效果。
HualinYe, Jianguo Sun, Shengliang Zhang, Haibin Lin, Tianran Zhang, Qiaofeng Yao andJim Yang Lee*, Stepwise Electrocatalysis as a Strategy against PolysulfideShuttling in Li–S Batteries, ACS Nano, 2019.
DOI:10.1021/acsnano.9b07121
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b07121
9. AM: 負載TiN-VN異質(zhì)結(jié)的碳纖維應用在高能量密度Li-S電池的正極和負極
Li-S電池具有高理論容量、低質(zhì)量密度環(huán)境友好等特點，被認為是非常有前景下一代能量存儲系統(tǒng)。 然而，Li-S的S正極和Li負極存在著諸多難題，限制著其實際應用。比如：S的絕緣性、充/放電過程中的體積膨脹、多硫化鋰（LiPS）的穿梭效應、負極中鋰枝晶的生長。這些問題導致Li-S電池反應動力學緩慢、S的利用率不高、循環(huán)壽命短。因此，合理設計Li-S電池的正負極結(jié)構(gòu)來避免或減輕這些問題是非常必要的。
近日，中國科學技術大學的余彥教授和東華大學的駱偉教授合作報道了一種應用在Li-S電池正極和負極的負載TiN-VN異質(zhì)結(jié)的碳纖維材料（TiN-VN@CNFs）。基于Li-S電池之前的研究成果，該工作選擇機械性能好、電導率高并對LiPS有一定物理阻隔作用的碳纖維作為主體架構(gòu)，同時負載對LiPS吸附作用很強的VN和催化活性很高的TiN。而且TiN-VN@CNFs有很好的親鋰特性，實現(xiàn)Li的均勻沉積。所以，作為正極材料TiN-VN@CNFs對LiPS不僅吸附能力強而且催化LiPS的快速轉(zhuǎn)化，成功抑制了LiPS的穿梭效應，促進了氧化還原反應過程。作為負極材料，有親鋰特性的TiN-VN@CNFs能夠使Li均勻沉積。基于以上優(yōu)勢，用TiN-VN@CNFs作為正負極材料的S/TiN-VN@CNFs || Li/TiN-VN@CNFs電池展現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能（650mAh g?1 at 5 C）、長循環(huán)壽命（600 cycles at 2 C, only 0.051% capacity decay per cycle）和近乎100% 的庫倫效率。除此之外，S/TiN-VN@CNFs ||Li/TiN-VN@CNFs電池在5.6 mg cm-2的高硫載量條件下，放電倍率為0.1 C時展示出5.5 mAh cm-2 的高面積容量密度。
Yao,Y.; Wang, H.; Yang, H.; Zeng, S.; Xu, R.; Liu, F.; Shi, P.; Feng, Y.; Wang, K.;Yang, W.; Wu, X.; Luo, W.; Yu, Y., A Dual-Functional Conductive FrameworkEmbedded with TiN-VN Heterostructures for Highly Efficient Polysulfide andLithium Regulation toward Stable Li–S Full Batteries. Adv.Mater. n/a (n/a), 1905658.
DOI:10.1002/adma.201905658
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201905658?af=R
10. AEM: 多功能硅烷化界面助力高比能低產(chǎn)氣鋰金屬軟包電池
金屬鋰負極由于具有高理論比容量以及最低的氧化還原電勢等優(yōu)勢而被視為新一代儲能器件的希望。然而，人們對于實際金屬鋰軟包電池中枝晶生長以及產(chǎn)氣等電化學行為卻知之甚少。從電池水平上來說，抑制枝晶生長并減少電化學產(chǎn)氣對于實現(xiàn)高比能鋰金屬電池體系至關重要。在本文中，西北工業(yè)大學的Keyu Xie與美國特拉華大學的Bingqing Wei等為金屬鋰軟包電池構(gòu)建了一種多功能硅烷化界面有效解決了上述問題。
這種多功能硅烷化界面不僅能夠誘導金屬鋰的均勻成核與生長，而且可以顯著抑制金屬鋰負極與電解液之間的界面副反應。因此，金屬鋰軟包電池在負極/正極容量比為2.96和電解液含量為2.7g/Ah的苛刻條件下能夠完成超過160周的長期穩(wěn)定循環(huán)。該軟包電池的能量密度高達300Wh/kg且循環(huán)過程中始終保持較低的產(chǎn)氣水平。
YuliangGao, Keyu Xie, Bingqing Wei et al, Multifunctional Silanization Interface forHigh‐Energy and Low‐GassingLithium Metal Pouch Cells, Advanced Energy Materials, 2019
DOI: 10.1002/aenm.201903362
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201903362?af=R
11. Angew:自穩(wěn)定強吸附超分子聚合物保護層助力高倍率大容量鋰金屬電池
構(gòu)建固態(tài)電解質(zhì)界面是改善金屬鋰負極可逆性的有效手段。華南理工大學的Yunhua Chen與Xunhui Xiong等人通過簡單的滴涂方法在鋰金屬表面構(gòu)建了一層由聚氧化乙烯（PEO）和四元氫鍵脲基嘧啶酮(UPy)構(gòu)成的自修復性聚合物保護層。由于UPy官能團與金屬鋰之間的持續(xù)反應，這種原位形成的LiPEO-UPy 人工SEI膜對金屬鋰負極的保護作用十分顯著。該LiPEO-UPy 人工SEI膜的厚度僅為70nm, 這使得對稱電池能夠在5mA/cm2的電流密度和10mAh/cm2的大容量下穩(wěn)定循環(huán)超過1000h。
GangWang, Yunhua Chen, Xunhui Xiong et al, Self-Stabilized and Strongly AdhesiveSupramolecular Polymer Protective Layer Enables Ultrahigh-Rate andLarge-Capacity Lithium-Metal Anode, Angewdante Chemie International Edtion,2019
DOI: 10.1002/ange.201913351
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ange.201913351?af=R
12. AFM: 原位鋁合金化構(gòu)筑的高強度固態(tài)電解質(zhì)層助力超高倍率鋰金屬負極
不可控的枝晶生長（尤其是在大電流密度下）所帶來的安全隱患嚴重限制了鋰基二次電池的實際應用。在本文中，天津大學化學化工學院的楊全紅教授與吳士超副教授等利用AlCl3離子液體與金屬鋰箔之間的取代與合金化反應在鋰金屬負極表面構(gòu)筑了Al-Li合金/LiCl保護層（ALA/Li）。
這種保護層不僅具有高離子電導和電子絕緣性，而且相比傳統(tǒng)的固態(tài)電解質(zhì)中間層具有更好地柔性和更高的機械強度(776MPa)。Al-Li合金中間層的高機械強度有效地消除了體積膨脹并抑制了電池內(nèi)部的枝晶生長。因此，ALA/Li負極在2mA/cm2的電流密度下能夠穩(wěn)定循環(huán)超高1600h，在20mA/cm2的超高電流密度下也能循環(huán)1000周。在Li-S電池中，致密的Al-Li合金層能夠阻擋多硫化物與鋰負極的直接接觸，從而抑制穿梭效應和電解液的分解。
ZiyangLu, Shichao Wu. Quanhong Yang et al, Constructing a High‐Strength Solid Electrolyte Layer by In Vivo Alloying with Aluminumfor an Ultrahigh‐Rate Lithium Metal Anode, AdvancedFunctional Materials, 2019
DOI: 10.1002/adfm.201907343
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201907343?af=R
13. AEM: 調(diào)節(jié)FexNi-FeOy-N摻雜碳三相界面結(jié)構(gòu)助力Zn-Air電池
氧還原反應（ORR）和析氧反應（OER）在金屬-空氣電池中起到關鍵性作用。然而，ORR和OER緩慢的多質(zhì)子轉(zhuǎn)移過程需要高效、穩(wěn)定電催化劑來降低反應過電勢，實現(xiàn)化學能和電能的快速、高效轉(zhuǎn)換。通常來說，電催化劑的的活性取決于其表面/界面性質(zhì)。雖然，金屬/金屬氧化物、金屬/碳、氧化物/氧化物等異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)具有很高的電催化活性。但是，仍有金屬氧化物導電性差、同一活性位點很難對ORR和OER都具有高活性、不同相之間需要有緊密的相互作用和缺乏有效的原子級別的界面調(diào)控手段。
近日，渥太華大學陳忠偉教授課題組和溫州大學王順教授課題組通過一種新穎的電子調(diào)控策略來精確操縱FexNi-FeOy-N摻雜碳 三相界面結(jié)構(gòu)。該工作通過簡單的Ni摻雜手段來調(diào)節(jié)Fe的氧化程度，進而調(diào)控表面層FeOy。這種手段不僅可以平衡催化劑導電性和活性位點數(shù)量保證催化劑的本征活性和活性位點的充分利用，而且還可以操控FeOy的電子結(jié)構(gòu)來提高活性位的活性。通過合理的調(diào)控活性位密度、導電性和活性位的活性，制備的Fe2Ni@NC催化劑ORR的半波電位為0.89 V，OER 電流密度為10 mA cm-2 的過電位0.308 V （即，△E=0.648 V）。這個工作給我們提供了一種新穎的思路來調(diào)控異質(zhì)結(jié)材料的界面結(jié)構(gòu)，對設計雙功能異質(zhì)結(jié)催化劑具有重要的借鑒意義。
Zhu,J.; Xiao, M.; Li, G.; Li, S.; Zhang, J.; Liu, G.; Ma, L.; Wu, T.; Lu, J.; Yu,A.; Su, D.; Jin, H.; Wang, S.; Chen, Z., A Triphasic Bifunctional OxygenElectrocatalyst with Tunable and Synergetic Interfacial Structure forRechargeable Zn-Air Batteries. Adv. Energy Mater. n/a (n/a), 1903003.
DOI:10.1002/aenm.201903003
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201903003?af=R
14. Angew: Li9AlP4中鋰離子的快速傳導
固態(tài)電解質(zhì)材料對于發(fā)展新型的高比能全固態(tài)電池至關重要。人們需要尋找到具有低離子傳導阻抗的鋰離子導體固態(tài)電解質(zhì)來滿足這一需求。在本文中，德國慕尼黑工業(yè)大學的Thomas等人通過簡單的元素球磨和后續(xù)的中溫熱解方法制備了一種具有高離子電導率的固態(tài)電解質(zhì)材料Li9AlP4。
研究人員利用單晶X射線衍射和粉末X射線衍射等手段證實了該材料的晶體結(jié)構(gòu)。然后，他們又利用交流阻抗技術測得該材料的鋰離子電導率高達3mS/cm且其鋰離子遷移活化能為29kJ/mol。溫度依賴的7Li NMR技術證實了鋰離子在材料主體晶格中的遷移。此外，該材料的鋰含量很高，但其體積密度只有1.703g/cm3。這種Li9AlP4固態(tài)電解質(zhì)材料的發(fā)現(xiàn)為高比能固態(tài)電池的發(fā)展帶來了希望。
Tassilo M. F. Restle,Thomas F. Fassler et al, Fast Lithium Ion Conduction in LithiumPhosphidoaluminates, Angewdante Chemie International Edtion, 2019
DOI: 10.1002/ange.201914613
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201914613?af=R
15. Angew：逐步合成策略制備高質(zhì)子傳導性能高穩(wěn)定性的COFs用于氫燃料電池
開發(fā)新材料制備高性能質(zhì)子交換膜（PEM）用于燃料電池具有重要意義。近日，南開大學Zhenjie Zhang等創(chuàng)建了一種逐步合成策略，開發(fā)出了一系列高度結(jié)晶，多孔和穩(wěn)定的新型共價有機框架（COFs）材料。作者將高密度的偶氮基團和酚羥基基團整合到COFs結(jié)構(gòu)中，從而使偶氮基團成為質(zhì)子受體和添加酸的負載位點，而酚羥基基團則充當促進質(zhì)子傳導的質(zhì)子供體。合成的COFs在強酸或強堿（例如12 M NaOH或HCl）和沸水中顯示出高親水性和極好的穩(wěn)定性。
這些功能使得合成的COFs成為質(zhì)子傳導應用的理想平臺。此外，在裝載H3PO4后，該COFs（H3PO4@COFs）不僅實現(xiàn)了1.13×10-1 S/cm的超高質(zhì)子電導率，（是所有COFs材料中最高的），而且在較寬相對濕度（40-100％）和溫度（20-80°C）范圍還保持著高質(zhì)子電導率。使用H3PO4@COFs作為固體電解質(zhì)膜來制備膜電極組件用于質(zhì)子交換，可實現(xiàn)的最大功率密度為81 mW/cm2和最大電流密度為456 mA/cm2，超過了以前報告的所有COFs材料。該工作不僅開發(fā)了制備具有多個鍵鏈接的COFs的方法，而且為質(zhì)子傳導和PEM燃料電池性能樹立了新的COFs基準。
YiYang, Zhenjie Zhang*, et al. Accelerating SelectiveSemihydrogenation by Metal‐Organic Frameworks. Angew. Chem. Int.Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201913802
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201913802
