1. Nature Commun.：AlCu合金電極構(gòu)建高性能鋁溶液電池
溶液型鋁電池時具有前景的后-鋰離子電池技術(shù)，由于鋁元素含量豐富、價格低、安全、理論容量非常高，因此能夠大規(guī)模應(yīng)用的前景。目前溶液型鋁電池的發(fā)展面臨著局限性，由于氧化物層和氫副反應(yīng)，導(dǎo)致Al金屬電極的電化學(xué)行為難以令人滿意。為了解決這種問題，有鑒于此，吉林大學(xué)蔣青、郎興友等報道Al-Cu合金層狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)作為陽極，改善了Al離子的電化學(xué)可逆氧化還原性能，能夠在Al的沉積/剝離循環(huán)過程中通過交替進行α-Al和金屬間Al2Cu周期性的沉積，避免生成Al枝晶。1）在構(gòu)建的對稱性電池中，當較低氧含量溶液電解液時，Al82Cu18合金層狀陽極能夠?qū)崿F(xiàn)低于±53 mV過電勢進行超過2000 h Al的沉積/剝離。2）當與AlxMnO2陰極構(gòu)建全電池，溶液電池能夠在100 mA g-1實現(xiàn)~670 Wh kg-1容量。在500 mA g-1的起始放電容量達到~400 mAh g-1，在400次充放電循環(huán)過程后容量保持83 %。Ran, Q., Shi, H., Meng, H. et al. Aluminum-copper alloy anode materials for high-energy aqueous aluminum batteries. Nat Commun 13, 576 (2022).DOI: 10.1038/s41467-022-28238-3https://www.nature.com/articles/s41467-022-28238-3
2. Nature Commun.：析氧反應(yīng)的電極重構(gòu)策略：電解過程中保持Fe-CoOOH相的中間自旋態(tài)
理論計算和實驗研究表明，CoOOH相和中間自旋(IS)態(tài)是實現(xiàn)高效鈷基析氧反應(yīng)（OER）電催化劑的關(guān)鍵因素。但是，根據(jù)熱力學(xué)原理，在OER條件下，普通的鈷氧化物會轉(zhuǎn)變?yōu)镃oO2相，從而造成緩慢的OER動力學(xué)。近日，韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）Hyung-Suk Oh，Keun Hwa Chae報道了提出了一種簡單且可擴展的策略，通過硫和鐵的處理將泡沫鈷(CF)電極轉(zhuǎn)化為OER的高活性催化劑，目的是保持CoOOH相，并在OER條件下保持鈷基電極的狀態(tài)。1）在堿性條件下，對修飾后的CF電極進行了表面改造，以適應(yīng)Fe-CoOOH物種的存在。隨著外加電位的增加，修飾后的CF電極中的FeCoOOH物種被保留下來，而不會轉(zhuǎn)化為CoO2。這是通過原位/操縱面拉曼光譜和X射線吸收精細光譜(XAFS)所觀察到。2）通過原位/近邊緣X射線吸收精細結(jié)構(gòu)(NEXAFS)觀察了OER條件下鈷電極自旋態(tài)的變化。所制備的CF電極在OER條件下經(jīng)歷了從低自旋(LS)狀態(tài)到IS狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，并保持在這種狀態(tài)。這些實驗operando分析可以解釋所制備的OER活性提高的CF電極。本文提出的合成方法和operando分析是設(shè)計和實現(xiàn)大型電解系統(tǒng)氧化電極的一條可行途徑。Lee, W.H., Han, M.H., Ko, YJ. et al. Electrode reconstruction strategy for oxygen evolution reaction: maintaining Fe-CoOOH phase with intermediate-spin state during electrolysis. Nat Commun 13, 605 (2022).DOI：10.1038/s41467-022-28260-5https://doi.org/10.1038/s41467-022-28260-5
3. JACS：強金屬-載體相互作用提高電合成H2O2的活性、選擇性和穩(wěn)定性
貴金屬在催化電化學(xué)反應(yīng)中具有不可替代的作用。然而，過高的過電位和較差的長期穩(wěn)定性仍然使得它們在許多反應(yīng)（如析氧/氧還原）中無法應(yīng)用。由于天然豐度低，提高其整體電催化性能（活性、選擇性和穩(wěn)定性）至關(guān)重要。近日，新加坡南洋理工大學(xué)劉彬教授，美國田納西大學(xué)Tianyu Zhang報道了在常壓下，通過球磨來控制負載Pd納米顆粒的部分氧化TiC的強金屬-載體相互作用（SMSI）的程度。1）通過改變球磨時間，實現(xiàn)了包覆層厚度的精確控制，促進了質(zhì)量和電子的傳遞。而SMSI通過給電子的方式改變了表面Pd納米粒子的價態(tài)結(jié)構(gòu)，使其由還原的Ti轉(zhuǎn)變?yōu)镻d，從而削弱了含氧吸附物的吸附。2）為了驗證該結(jié)構(gòu)在改善整體電催化性能方面的良好作用，研究了其在改善雙電子轉(zhuǎn)移（2e?）氧還原反應(yīng)（ORR）電合成過氧化氫（H2O2）的過電位大、選擇性較低、耐久性差的問題。結(jié)果顯示，球磨6 h的Pd/TiC催化劑上用于ORR對H2O2具有較高的選擇性，在0.1-0.7 V的電位窗口內(nèi)， H2O2的選擇性平均值大于90%，并大大提高了催化劑的耐久性。3）這種機械球磨產(chǎn)生的SMSI也被推廣到其他貴金屬體系，為大規(guī)模生產(chǎn)高穩(wěn)定性和可調(diào)節(jié)的電催化劑開發(fā)提供了一種有效的途徑。Junming Zhang, et al, Strong Metal?Support Interaction Boosts Activity, Selectivity, and Stability in Electrosynthesis of H2O2, J. Am. Chem. Soc., 2022DOI: 10.1021/jacs.1c12157https://doi.org/10.1021/jacs.1c12157
4. JACS：超耐用雙功能氧電催化劑用于高性能鋅?空氣電池
開發(fā)高效、耐用的用于氧還原反應(yīng)（ORR）和析氧反應(yīng)（OER）的雙功能電催化劑是鋅-空氣（Zn?Air）電池廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。這需要合理篩選目標ORR/OER電催化劑組分，并精確控制其原子和電子結(jié)構(gòu)，以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。近日，天津大學(xué)孫潔，清華大學(xué)張如范，國家納米科學(xué)中心Ting Tan報道了構(gòu)建了一種獨特的Mn摻雜的RuO2（Mn-RuO2）雙金屬氧化物，其對ORR和OER都表現(xiàn)出了優(yōu)異的雙功能催化性能。1）Mn-RuO2雙金屬氧化物中的Mn原子在RuO2晶格中具有原子分散性，在精確的原子尺度結(jié)構(gòu)控制、高效的Ru和Mn原子電子結(jié)構(gòu)調(diào)控、材料的長期穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等方面明顯優(yōu)于先前所報道的雙金屬氧化物。此外，Ru的價格相對于其他貴金屬如Pt、Ir和Pd等而言較低。2）這種設(shè)計合理的Mn-RuO2催化劑具有較低的過電位和良好的ORR和OER循環(huán)穩(wěn)定性。使用該催化劑的Zn?空氣電池避免了采用純氧化物催化劑引起的碳腐蝕，在低電流密度（10 mA cm?2）和超高電流密度（50和100 mA cm?2）下均表現(xiàn)出高功率密度、低充放電電壓間隙和優(yōu)異的耐久性。3）理論計算表明，Mn-RuO2中Mn和Ru的電子結(jié)構(gòu)可以得到適當?shù)恼{(diào)節(jié)，從而有效地提高了雙功能催化劑的催化性能。Chenhui Zhou, et al, Superdurable Bifunctional Oxygen Electrocatalyst for High-Performance Zinc?Air Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2022DOI: 10.1021/jacs.1c11675https://doi.org/10.1021/jacs.1c11675
5. Angew：共價有機骨架(COF)衍生的Ni-N-C催化劑用于電化學(xué)CO2還原：揭示活性位點的基本動力學(xué)和結(jié)構(gòu)參數(shù)
電化學(xué)CO2還原是一種潛在的利用電能將CO2轉(zhuǎn)化為有價值的化學(xué)品的方法。通過可持續(xù)的方式實現(xiàn)這一過程，需要大量和低成本的催化劑材料。鎳氮摻雜的碳（Ni-N-C）是CO2電還原為CO的有效催化劑，單位點Ni-Nx基序被認為是催化劑的活性中心。然而，對其催化活性的關(guān)鍵指標，如活性中心密度和固有周轉(zhuǎn)頻率，目前還缺乏系統(tǒng)的研究。基于此，柏林工業(yè)大學(xué)Arne Thomas，Peter Strasser，Wen Ju報道了合成了一系列新型的TpDt-共價有機骨架衍生的Ni-N-C單金屬原子中心催化劑。1）盡管TpDT-COF經(jīng)過熱解和酸洗等苛刻的合成步驟，但在不同溫度下得到的Ni-N-Cs具有相似的比表面積、微孔結(jié)構(gòu)和相似的表面化學(xué)成分，但其Ni-Nx位密度卻有很大差異。這為研究催化劑的質(zhì)量活性提供了可靠的材料依據(jù)，這兩個參數(shù)分別是本征活性中心活性與活性中心數(shù)量的關(guān)系（TOF vs.SD）。2）基于這一系列的Ni-N-C催化劑，研究人員考察了催化劑的活性趨勢，并對CO2還原為CO的活性提供了新的分子理解。與以前的工作不同的是，研究人員將通常報道的基于幾何或質(zhì)量的表觀實驗CO2-to-CO催化劑活性分解為兩個相關(guān)的描述符，即位點密度（SDNi-Nx）和周轉(zhuǎn)頻率(TOFCO)。此外，將合成條件與TOFCO值進行了關(guān)聯(lián)，并將實驗趨勢與DFT計算得出的結(jié)果進行了比較。各種表征技術(shù)(TEM、HAADF-STEM、BET、XPS、XAS)鑒定和定量了Ni-Nx活性中心，同時，DFT導(dǎo)出的Gibbs自由能圖從原子水平指導(dǎo)了研究人員對反應(yīng)動力學(xué)的理解。3）研究發(fā)現(xiàn)，表觀CO2-to-CO質(zhì)量活度高度依賴于SD值，而SD值受合成細節(jié)(即退火溫度)的影響。相比之下，合成條件對TOFCO的影響要小得多。因此，當要獲得較高的表觀CO2-CO活性時，可以建議使用富sp2-N的前驅(qū)體，就像使用的COF前驅(qū)體一樣，這可以大大增加最終的N摻雜碳中配位的Ni離子的量，從而增加SD。隨后，退火溫度起到多重作用。一方面，溫度越高，催化劑的電導(dǎo)率越高，Ni-Nx部分的形成越快，這對催化劑的催化性能是有利的。另一方面，較高的溫度也減少了碳骨架中的氮量，導(dǎo)致形成的Ni-Nx物種數(shù)量較少。對于目前的材料來說，900 ℃是優(yōu)化催化劑SD和電導(dǎo)率的理想熱解溫度。進一步對它們的本征活性，實驗和理論的Tafel斜率比較表明DV Ni-N4中心的存在和主要的催化作用，這在吸收和光電子能譜研究中得到了證實。4）在高電流密度區(qū)，高SD催化劑的TOFCO值達到飽和，這歸因于高OH-濃度導(dǎo)致的局部CO2濃度耗盡。根據(jù)最近的報道，使用旋轉(zhuǎn)電極或更酸性的介質(zhì)可以中和表面的pH，確保CO2轉(zhuǎn)移到催化劑表面。此外，控制(催化劑的)顆粒內(nèi)孔徑和(所制造的催化劑層的)顆粒間孔徑是一種可行的方法。根據(jù)研究人員假設(shè)，更寬的界面孔可能會加速OH-的去除，從而使進入的CO2保持在高電流密度。Changxia Li, et al, Covalent Organic Framework (COF) derived Ni-N-C Catalysts for Electrochemical CO2 Reduction: Unraveling Fundamental Kinetic and Structural Parameters of the Active Sites, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202114707https://doi.org/10.1002/anie.202114707
6. AM：一種MOF衍生物修飾的層次化多孔主體助力無枝晶鋅金屬負極的超高倍率和優(yōu)良的長周期循環(huán)
水系鋅（Zn）金屬電池因其高固有容量、高安全性、低成本等優(yōu)點而備受關(guān)注。然而，Zn負極失控的枝晶生長和嚴重的副反應(yīng)阻礙了其進一步應(yīng)用。基于此，滑鐵盧大學(xué)陳忠偉教授，揚州大學(xué)李鴻鵬，哈爾濱理工大學(xué)Lichao Tan報道了展示了一種新型的3D Zn金屬復(fù)合負極，它由MOF衍生的ZnO納米團簇錨定在N摻雜的非晶態(tài)碳改性石墨烯和基于碳納米管(CNTs)的分層多孔主體（3D-ZGC）中構(gòu)建而成，具有超高的鋅剝離/電鍍速率和優(yōu)異的長期循環(huán)壽命。1）研究發(fā)現(xiàn)，親鋅ZnO納米團簇由于具有較高的Zn親和力，可以降低成核勢壘，可以作為預(yù)先種植的成核種子來誘導(dǎo)均勻的Zn成核。高比表面積的三維導(dǎo)電多孔結(jié)構(gòu)不僅顯著降低了局部電流密度，而且均勻了電場和Zn2+離子通量的分布，從而防止了Zn枝晶的形成，加速了Zn的沉積動力學(xué)。此外，一維(1D)碳納米管優(yōu)異的應(yīng)力釋放能力和二維(2D)層狀石墨烯納米片的高楊氏模量可以有效地緩解連續(xù)電鍍和剝離引起的鋅的無限體積變化，保證了電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。2）實驗結(jié)果顯示，Zn@3D-ZGC復(fù)合負極通過親鋅位點和3D導(dǎo)電主體的協(xié)同耦合，在對稱電解槽中，即使在20 mA cm-2的超高電流密度下，也能平穩(wěn)穩(wěn)定地工作1000次以上，且過電位較低(<65 mV)。此外，Zn@3D-ZGC復(fù)合負極在20 mA cm-2處的庫侖效率(CE)高達99.4%(半電池)，其面積容量高達10 mAh cm-2。當與MnO2正極配對時，全電池可以提供高比容量（200 mA g-1時為238.3 mAh g-1）和顯著的高倍率循環(huán)穩(wěn)定性（2000 mA g-1時為6000 mAh g-1）。這項工作為設(shè)計用于高性能鋅金屬水基電池的無枝晶、堅固耐用的鋅復(fù)合負極提供了一種新的思路。Pan Xue, et al, A MOF-Derivative Decorated Hierarchical Porous Host Enabling Ultrahigh Rates and Superior Long-Term Cycling of Dendrite-Free Zn Metal Anodes, Adv. Mater. 2022DOI: 10.1002/adma.202110047https://doi.org/10.1002/adma.202110047
7. AM：免疫工程納米誘餌用于對自身免疫性疾病進行多靶點抗炎治療
過度激活的T細胞和過度產(chǎn)生的促炎細胞因子會形成一個自我放大的信號循環(huán)，進而不斷加劇失調(diào)的炎癥反應(yīng)，并推動自身免疫性疾病(如艾滋病)的發(fā)展。蘇州大學(xué)殷黎晨教授開發(fā)了一種基于表達PD-L1的巨噬細胞膜(PRM)包裹的聚乳酸-羥基乙酸共聚物納米粒子(PLGA NPs)的免疫工程化納米誘餌(NDs)，并將其用于介導(dǎo)實現(xiàn)艾滋病炎癥級聯(lián)反應(yīng)的多靶點阻斷。1）研究發(fā)現(xiàn)，從IFN-γ處理的RAW 264.7細胞中提取的PRM表面粘附分子受體和促炎細胞因子受體的水平會有升高，因此系統(tǒng)給藥PRM NDs后，其在炎癥組織中具有更高的積累水平，并且對多種促炎細胞因子的清除能力也更強。2）更重要的是，IFN-γ會誘導(dǎo)PRM上PD-L1的顯著表達，使PRM NDs能夠結(jié)合CD4+ T細胞表面的mPD-1或中和游離的sPD-1，進而重構(gòu)PD-1/PD-L1抑制軸，抑制CD4+ T細胞活化，恢復(fù)免疫耐受。研究表明，PRM NDs可在酵母聚糖A誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎小鼠模型和硫酸右旋糖酐鈉誘導(dǎo)的潰瘍性結(jié)腸炎小鼠中實現(xiàn)有效的抗炎和免疫抑制作用，進而減輕自身免疫損傷。綜上所述，該研究可為實現(xiàn)細胞膜基NDs的免疫工程提供新的參考，并為通過多靶點免疫調(diào)節(jié)以治療艾滋病提供重要的借鑒。Mengying Hou. et al. Immuno-Engineered Nanodecoys for the Multi Target Anti-Inflammatory Treatment of Autoimmune Diseases. Advanced Materials. 2022DOI: 10.1002/adma.202108817https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202108817
8. AEM：一種三明治-殼結(jié)構(gòu)CoMn2O4/C空心納米球助力性能增強的鈉離子混合超級電容器
鈉離子混合超級電容器(Na-HSCs)由于鈉離子價格低廉、壽命長、能量密度高而被認為是一種很有前途的電化學(xué)儲能裝置。然而，正極快速電容反應(yīng)和負極緩慢的法拉第反應(yīng)的不對稱性導(dǎo)致了電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的不平衡，限制了Na-HSCs的發(fā)展。因此，開發(fā)合適的性能增強Na-HSCs的負極材料迫在眉睫。基于此，武漢理工大學(xué)余家國教授，Tao Liu，Liuyang Zhang報道了采用水熱法和煅燒法合成了三明治殼結(jié)構(gòu)的CoMn2O4/C空心納米球(CoMn2O4/C HS)，首先在CHS殼的內(nèi)外表面生長了CoMn-LDH納米片，然后將CoMn-LDH/C HS轉(zhuǎn)化為CoMn2O4/C HS。1）這種獨特的結(jié)構(gòu)不僅提供了較短的電子傳輸路徑，而且優(yōu)化了離子在電極材料中的擴散。重要的是，CHS骨架極大地提高了活性材料的機械強度，這有利于在重復(fù)循環(huán)過程中保持其結(jié)構(gòu)的完整性。2）基于CoMn2O4和CHSs的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢和協(xié)同效應(yīng)，CoMn2O4/CHS在半電池測試中表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，包括高比容量(0.1 A g-1時為290 mAh g-1)和良好的循環(huán)穩(wěn)定性(500次循環(huán)后2.0 A g-1時為182 mAh g-1)。此外，以CoMn2O4/CHS為負極、活性炭為正極組裝的Na-HSCs器件具有較高的功率和能量密度(分別為7.5 kW kg-1和265 Wh kg-1)。這種性能增強型電極材料在Na-HSCs的廣泛應(yīng)用方面有著巨大的潛力。Yang Ma, et al, Sandwich-Shell Structured CoMn2O4/C Hollow Nanospheres for Performance-Enhanced Sodium-Ion Hybrid Supercapacitor, Adv. Energy Mater. 2022DOI: 10.1002/aenm.202103820https://doi.org/10.1002/aenm.202103820
9. AEM：硼酸鹽添加劑在用于富鋰層狀氧化物材料的高壓電解液中的作用
富鋰層狀氧化物(LRLO)以其較高的理論容量引起了人們對高能鋰離子電池的極大興趣。然而，LRLO在循環(huán)過程中存在容量衰減和電壓衰減等問題，阻礙了LRLO的實際應(yīng)用。近日，加州大學(xué)圣地亞哥分校孟穎教授，Minghao Zhang報道了用雙草酸硼酸鋰（LiBOB）作為電解液添加劑來提高高電壓LRLO/石墨全電池的循環(huán)穩(wěn)定性。1）采用LiBOB電解質(zhì)的電池初始容量為248 mAh g-1，在4.5 V循環(huán)150次后容量保持率為95.5%，70次循環(huán)后容量沒有衰減。2）研究人員對LiBOB在提高循環(huán)性能方面的機理進行了系統(tǒng)的研究。低溫條件下的分析電子顯微鏡結(jié)果證實，LRLO顆粒上形成了均勻的界面，相變較少，正極電壓衰減較小。3）研究人員在循環(huán)電解液中確定了B-F物種的形成，闡明了LiBOB的HF清除劑作用。由于兩個電極中間相上的HF腐蝕較少，減少了過渡金屬在石墨上的溶解和再沉積，從而緩解了LRLO/石墨全電池的容量衰減。這些結(jié)果表明，硼酸鹽添加劑是一種很有前途的優(yōu)化高電壓電解液的策略，可用于LRLO的工業(yè)化。Yixuan Li, et al, Elucidating the Effect of Borate Additive in High-Voltage Electrolyte for Li-Rich Layered Oxide Materials, Adv. Energy Mater. 2022DOI: 10.1002/aenm.202103033https://doi.org/10.1002/aenm.202103033
10. AEM：超高氟增強鋰金屬在富邊的階梯狀碳納米片上的均勻成核
無序的成核位點和反應(yīng)界面上脆弱的固體電解質(zhì)界面容易導(dǎo)致鋰枝晶的失控生長，從而導(dǎo)致嚴重的安全隱患，嚴重阻礙了鋰金屬電池的實際應(yīng)用。近日，大連理工大學(xué)邱介山教授，Nan Xiao報道了采用改進的熔鹽合成法和C4F8真空等離子體處理相結(jié)合的方法，制備了富含階梯邊、含氟量超高（37.44at%）的新型階梯狀碳納米片。1）溶劑誘導(dǎo)的空間限制效應(yīng)，即瀝青大分子的定向碳化，導(dǎo)致了階梯狀富集納米陣列的形成。同時，充分暴露碳納米片基面上的邊緣位置有利于在10 min內(nèi)實現(xiàn)氟元素的超高效摻雜。2）進一步的實驗和理論計算表明，充分的邊緣位置和活性半離子型C-F/共價CF2基團在碳表面的耦合作用，不僅可以形成二維氟化鋰鏈和健壯的Li-F網(wǎng)絡(luò)，而且能有效地促進鋰離子氧化還原動力學(xué)和形貌穩(wěn)定性，呈現(xiàn)階梯狀邊緣導(dǎo)向電鍍過程。3）因此，所開發(fā)的負極具有超低的成核過電位（≈10.5 mV）、高的庫侖效率（385次循環(huán)>98%）、在≈10 mV下的超長循環(huán)時間長達3000 h，以及出色的全電池性能。基于成核行為和穩(wěn)定的SEI層的合理設(shè)計結(jié)構(gòu)，以及簡單、高效和通用的界面工程，相信將為高能量密度鋰金屬電池的發(fā)展開辟一條新的途徑。Jian Xiao, et al, Ultra-High Fluorine Enhanced Homogeneous Nucleation of Lithium Metal on Stepped Carbon Nanosheets with Abundant Edge Sites, Adv. Energy Mater. 2022DOI: 10.1002/aenm.202103123https://doi.org/10.1002/aenm.202103123
11. Nano Letters：冰輔助合成高晶化普魯士藍類似物用于全天候、長日歷壽命的鈉離子電池
對于實用型鈉離子電池（SIBs）來說，電極材料的高電化學(xué)性能和高性價比被認為是兩個關(guān)鍵參數(shù)。普魯士藍類似物（PBAs）雖然存在結(jié)晶度低的缺點，但因其成本低、理論容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好而被廣泛認為是一種很有前途的正極材料。近日，溫州大學(xué)侴術(shù)雷教授，Wang Zhang，伍倫貢大學(xué)Jia-Zhao Wang報道了成功地設(shè)計了一種無添加劑的“冰輔助”方法來制備高度結(jié)晶的I-PB，該I-PB具有高度可逆的結(jié)構(gòu)、充足的Na+儲存位點和由于缺陷濃度被抑制而快速的陽離子遷移通道。1）結(jié)果表明，I-PB的比容量高達123 mAh g?1，循環(huán)壽命可達3000次。更重要的是，缺陷的去除對提高I-PB的熱穩(wěn)定性起著重要作用，使其適合作為全天候（?10~60 °C）SIBs正極材料。2）原位同步加速器PXRD結(jié)果揭示了高度可逆的結(jié)構(gòu)演化過程和可以忽略的體積畸變，而密度泛函理論（DFT）計算驗證了鈉離子擴散的低能壘，并詳細驗證了陽離子儲存機制。研究表明，這種適用于全天候、長日歷壽命、低成本的I-PB材料是一種在不久將來大規(guī)模GESS中實際應(yīng)用的SIBs各種正極材料中具有競爭力的候選材料。Jian Peng, et al, Ice-Assisted Synthesis of Highly Crystallized Prussian Blue Analogues for All-Climate and Long-Calendar-Life Sodium Ion Batteries, Nano Lett., 2022DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04492https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c04492
12. EnSM：構(gòu)建從表面到體相穩(wěn)定的富鎳正極結(jié)構(gòu)以提高電化學(xué)性能
富鎳層狀氧化物因其高比容量被認為是下一代鋰離子電池(LIBs)最有前途的正極材料之一。然而，由于界面不穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)退化導(dǎo)致的容量衰落和速率性能較差，阻礙了其商業(yè)化應(yīng)用。基于此，華中科技大學(xué)Jiantao Han，Chun Fang報道了成功地構(gòu)建了一種高穩(wěn)定的富鎳正極材料，其表面具有穩(wěn)定的Gd2O3&LiGdO2涂層，并通過Gd改性控制在晶格中梯度摻雜離子。1）Gd元素有7個半填滿的原子軌道，在促進電子轉(zhuǎn)移方面具有很大的潛力。此外，預(yù)計Gd2O3納米粒子在燒結(jié)過程中會與氫氧化鋰發(fā)生部分反應(yīng)，在最外層形成具有高離子導(dǎo)電性和電子導(dǎo)電性的Gd2O3&LiGdO2納米混合層，而不是不活躍的殘余鋰。此外，在高溫下，由于離子在非均質(zhì)界面的擴散，在熔覆層界面形成Gd3+離子梯度摻雜。2）通過簡單的表面包覆和離子摻雜，改性樣品在1 C下的可逆容量為186.55 mAh g-1，700次循環(huán)后的容量保持率達到82.3%，在2.7~4.5 V內(nèi)50C的超高倍率下的容量為62.68 mAh g-1。此外，在4.7 V的高截止電壓下，1 C的可逆容量為193.39 mAh g-1，500次循環(huán)后的容量保持率為74.1%。研究結(jié)果表明，得益于表面處理和晶格摻雜的協(xié)同作用，通過簡單的工藝，改性樣品在長循環(huán)富鎳NCM正極的高壓和高溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。Xiaoyu Zhang, et al, Building a stabilized structure from surface to bulk of Ni-rich cathode for enhanced electrochemical performance, Energy Storage Materials (2022)DOI：10.1016/j.ensm.2022.01.056https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.01.056
