1. Nature Commun.：具有優(yōu)異離子交換能力的共價(jià)有機(jī)骨架膜的組裝
離子共價(jià)有機(jī)骨架膜（iCOFMs）由于其高含量、單分散的離子基團(tuán)可以提供優(yōu)異的離子導(dǎo)電性，在離子導(dǎo)電相關(guān)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。提高離子電導(dǎo)率上限的關(guān)鍵是最大限度地提高離子交換容量（IEC）。近日，天津大學(xué)姜忠義教授，張潤楠利用雙活化界面聚合策略，探索了將具有4.6 mmol g?1超高IEC的TpBD-(SO3H)2離子交換膜用于質(zhì)子傳導(dǎo)。1）研究人員在有機(jī)相中用Br?nsted酸活化醛類單體，在水相中用Br?nsted堿活化離子胺單體。Brnsted酸可以將-CHO轉(zhuǎn)化為更易發(fā)生親核攻擊的陽離子-C+HOH ，相應(yīng)地，醛單體親核攻擊位點(diǎn)的Fukui函數(shù)從0.066提高到0.152。Br?nsted堿可以將-NH3+轉(zhuǎn)化為更具活性的親核試劑-NH2，從而實(shí)現(xiàn)胺類單體的活化，從而使胺類單體的親電攻擊點(diǎn)的Fukui函數(shù)從0.009提高到0.072。2）經(jīng)過雙重活化后，水-有機(jī)界面上的席夫堿反應(yīng)明顯加快，得到了結(jié)晶度高、結(jié)晶度高的iCOFMs。與之形成鮮明對比的是，不能通過單次活化(只活化一種單體)或不活化來獲得晶態(tài)iCOFMs。3）得益于超高離子電導(dǎo)率和高度連續(xù)的離子通道，設(shè)計(jì)的TpBD-(SO3H)2離子交換膜具有0.66 S cm?1（90 °C，100%相對濕度）的優(yōu)異質(zhì)子電導(dǎo)率。研究人員指出，這種膜可以有多種應(yīng)用，如燃料電池、流量電池、鋰電池和納濾。此外，雙活化界面聚合策略還可以啟發(fā)化學(xué)鍵活化領(lǐng)域的研究人員，并有望成為有機(jī)骨架膜制備的平臺技術(shù)。
Wang, X., Shi, B., Yang, H. et al. Assembling covalent organic framework membranes with superior ion exchange capacity. Nat Commun 13, 1020 (2022).DOI: 10.1038/s41467-022-28643-8https://doi.org/10.1038/s41467-022-28643-8
2. Nature Commun.：活性硫族單體供應(yīng)的二維金屬二硫?qū)倩锛捌浜辖鸬姆€(wěn)健生長
精確的前驅(qū)體供應(yīng)是二維過渡金屬二硫?qū)倩铮═MDs）可控生長的前提。盡管人們已經(jīng)對過渡金屬的供應(yīng)進(jìn)行了大量的研究，但很少有有效的方法來控制硫化物的供給。近日，北京大學(xué)劉開輝教授，Can Liu，中科院物理研究所白雪冬研究員，韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所Feng Ding報(bào)道了一種利用活性硫族單體供應(yīng)以強(qiáng)健和可控的方式生長高質(zhì)量TMDs的策略，例如，MoS2單層具有~92%的典型光致發(fā)光圓螺旋度和~42 cm2 V?1 s?1的電子遷移率。同時(shí)，獲得了均勻的含有三種不同陰離子的四元TMDs合金，即MoS2(1-x-y)Se2xTe2y。1）在TMD的可控生長中使用硫族單體加料具有以下潛在的優(yōu)點(diǎn)：i）硫族單體或原子通常比相應(yīng)的二聚體或塊體具有很高的活性，因此它們可以快速地與金屬前體反應(yīng)生成TMD；ii）活性的硫族單體可以結(jié)合并快速擴(kuò)散到TMD表面，有效地清除空位缺陷，這將大大提高TMD的質(zhì)量；iii）活性的硫族單體可以與TMD反應(yīng)，很容易取代硫原子，從而可以合成均勻的TMD硫醇。2）研究人員開發(fā)了一種通過加熱金屬硫化物來提供硫化物單體的有效途徑。這種方法的成功之處在于，在相對較低的溫度下，金屬硫化物表面的硫化物原子很容易以硫化物原子(單體)的形式釋放出來。機(jī)理研究表明，活性硫族單體可以自由地結(jié)合和擴(kuò)散在TMD表面，這使得生長過程中有效的成核、反應(yīng)、空位修復(fù)和合金形成成為可能。研究工作為2D化合物及其合金的可控合成提供了一定的自由度，有利于開發(fā)具有所需2D材料的高端器件。
Zuo, Y., Liu, C., Ding, L. et al. Robust growth of two-dimensional metal dichalcogenides and their alloys by active chalcogen monomer supply. Nat Commun 13, 1007 (2022).DOI：10.1038/s41467-022-28628-7https://doi.org/10.1038/s41467-022-28628-7
3. EES: 醚類物質(zhì)輔助的離子液體電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)高性能鋰金屬電池的界面控制
未來鋰金屬電池的發(fā)展亟需開發(fā)能夠同時(shí)保持金屬鋰負(fù)極-電解質(zhì)界面和高電壓正極-電解質(zhì)界面穩(wěn)定性的新型高性能電解液，這是當(dāng)前高比能鋰金屬電池發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。近日，澳大利亞迪肯大學(xué)Maria Forsyth等借助醚類物質(zhì)輔助的離子液體電解質(zhì)使得電解液體系具備優(yōu)異的鋰金屬兼容性、高電壓穩(wěn)定性和不燃性。
1）研究人員發(fā)現(xiàn)向高粘度的離子液體中添加DME(乙二醇二甲醚)能夠顯著降低電解液粘度因而有助于電解液內(nèi)部的快速傳質(zhì)過程。該電解液體系由高濃度鋰鹽和80%的1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓雙(氟磺酰)亞胺添加20%DME構(gòu)成。醚類物質(zhì)的添加能夠改變鋰離子溶劑化殼層結(jié)構(gòu)。2）在高電壓NCM811和NCM622鋰金屬電池體系中，上述醚類物質(zhì)輔助的離子液體電解液能夠保持正極-電解質(zhì)界面較好的穩(wěn)定性，因而即便在100um鋰片、1.75mAh/cm2的高正極載量條件下也可以實(shí)現(xiàn)長達(dá)200周的穩(wěn)定循環(huán)。3）研究人員借助滴定氣相色譜對Li/Cu電池循環(huán)后額負(fù)極表面非活性Li和SEI成分進(jìn)行了定量分析，結(jié)果表明長期循環(huán)過后添加DME的離子液體電解質(zhì)的負(fù)極表面死鋰較少而SEI成分明顯增加。而且該SEI膜組分富含LiF且表面沒有枝晶生長的現(xiàn)象。
Urbi Pal et al, Interphase control for high performance lithium metal batteries using ether aided ionic liquid electrolyte, Energy& Environmental Science, 2022https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2022/EE/D1EE02929K
4. EES：一種用于高效氧還原的耐用半金屬雙原子催化劑
單原子金屬-氮-碳材料在氧還原反應(yīng)（ORR）中顯示出巨大的催化潛力，但開發(fā)具有高活性的耐用催化劑仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。近日，東北大學(xué)LiLi，燕山大學(xué)Jing Wang報(bào)道了一種具有半金屬電子結(jié)構(gòu)的雙原子催化劑的研制，通過將Zn與Fe-N-C配對，以保持活性中心的持久性和高反應(yīng)活性。1）研究人員進(jìn)行了系統(tǒng)的理論計(jì)算，最終確定了從有希望的過渡金屬候選中選擇金屬對。其中，F(xiàn)e-Zn對表現(xiàn)出最高的質(zhì)子化自由能，表明其潛在的最高穩(wěn)定性。2）研究人員以具有優(yōu)良配位能力的殼聚糖和復(fù)合金屬源為原料，通過高溫?zé)峤夂铣闪穗p原子催化劑，并通過詳細(xì)的結(jié)構(gòu)表征確定了它們的原子分散位點(diǎn)，配位數(shù)為4.02。值得注意的是，隨后的理論計(jì)算表明，隨著傳導(dǎo)電子在費(fèi)米能級自發(fā)自旋極化，F(xiàn)e 3d軌道變寬，形成半金屬電子結(jié)構(gòu)。這種不對稱的電子結(jié)構(gòu)有利于電荷分布不均勻的含氧電催化。這種獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)只有一個自旋通道中的電子，保證了高O2捕獲率、快速的電荷轉(zhuǎn)移和容易的Fe-O鍵形成。除了質(zhì)子化自由能的提高外，Zn進(jìn)入雙原子位置還導(dǎo)致FeN4的保存，而Zn-N鍵的斷裂。3）基于上述微/電子結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，該催化劑在0.1 M KOH和0.1 M HClO4中均表現(xiàn)出較高的半波電位，分別為0.906和0.808 V，超過了包括貴金屬基準(zhǔn)在內(nèi)的大多數(shù)最先進(jìn)的電催化劑。此外，它還表現(xiàn)出在實(shí)際應(yīng)用中所需的苛刻酸性條件下的高長期耐久性，5000次電位循環(huán)后僅有12 mV的損耗。本工作為通過電子結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)ORR催化劑的高穩(wěn)定性和高活性提供了一種策略，為設(shè)計(jì)高性能的能源電催化劑提供了新的思路。
Hongguan Li, et al, A Durable Half-Metallic Diatomic Catalyst for Efficient Oxygen Reduction, Energy Environ. Sci., 2022https://doi.org/10.1039/D1EE03194E
5. Angew：協(xié)同光電效應(yīng)與等離激元相互作用以提高Li-CO2電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能
CO2在正極緩慢的還原/析出動力學(xué)嚴(yán)重阻礙了Li-CO2電池的實(shí)際應(yīng)用?；诖?，復(fù)旦大學(xué)彭慧勝教授，王兵杰副研究員通過將等離激元金屬納米粒子(如金、銀)與半導(dǎo)體光催化材料相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種協(xié)同雙場輔助正極，以解決半導(dǎo)體光催化劑的固有局限性。1）在入射光作用下，等離激元金屬納米粒子中自由電子的集體振蕩會形成局部增強(qiáng)的電場，對光電子和空穴施加相反的作用力，從而抑制不利的載流子復(fù)合。作為示范，研究人員在陽極氧化的二氧化鈦(TiO2)納米管陣列（TNAs@AgNPs）上電沉積Ag納米顆粒作為雙場輔助正極來促進(jìn)CO2的還原/析出反應(yīng)。2）響應(yīng)于外加的光場，TiO2上產(chǎn)生了大量的光生電子-空穴對，Ag納米顆粒周圍局部增強(qiáng)的電場促進(jìn)了光生載流子的分離/轉(zhuǎn)移，從而在CO2還原/析出反應(yīng)中更好地利用了光生載流子。此外，增強(qiáng)電場作用下放電產(chǎn)物的中介形態(tài)也有助于放電產(chǎn)物的分解。3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，雙場輔助Li-CO2電池具有超低充電電壓（0.10 mA cm-2時(shí)為2.86 V）、100次循環(huán)后具有出色的循環(huán)穩(wěn)定性（往返效率為86.9%）、高倍率性能（在2.0 mA cm-2下工作）以及31.11mAh cm-2的令人印象深刻的面容量。這種協(xié)同雙場輔助技術(shù)為實(shí)現(xiàn)高性能Li-CO2電池提供了一條新的途徑，可以通過提高光能利用率來加速正極反應(yīng)。
Kun Zhang, et al, Boosting Cycling Stability and Rate Capability of Li-CO2 Battery via Synergistic Photoelectric Effect and Plasmonic Interaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202201718https://doi.org/10.1002/anie.202201718
6. Angew：合成用于高效CO2電解還原的高摻氮單鎳碳海膽空心結(jié)構(gòu)
單原子催化劑具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、易接近的原子分散的活性中心和良好的傳質(zhì)性能，因此，合理的單原子催化劑設(shè)計(jì)對于電催化至關(guān)重要，但仍然具有挑戰(zhàn)性。近日，新加坡南洋理工大學(xué)樓雄文教授發(fā)展了一種低溫鎳催化模板化的方法來構(gòu)建具有高結(jié)晶度和高含量（2.4 wt%）的空心多孔海膽狀氮摻雜碳納米結(jié)構(gòu)（簡稱Ni-NC(HPU)）。1）研究人員首先通過水熱反應(yīng)制備了微海膽狀鎳模板（命名為Ni(U)）。在Ni-NC(HPU)的制備過程中，Ni(U)主要起到以下重要作用：i）作為固體模板，協(xié)助中空結(jié)構(gòu)的形成；ii）催化Ni(U)表面高度有序的NC涂層的生長；iii）提供Ni源，通過固體擴(kuò)散過程將單一Ni位點(diǎn)結(jié)合到NC層中。經(jīng)尿素?zé)峤夂螅纬闪擞珊蠳C殼的單一Ni中心和Ni核組成的雜化結(jié)構(gòu)（記為Ni-NC@Ni(U)）。然后對Ni核進(jìn)行選擇性刻蝕，得到Ni-NC(HPU)催化劑。2）Ni-NC(HPU)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)不僅促進(jìn)了電子/質(zhì)量傳遞，而且最大限度地暴露了單一Ni位點(diǎn)。結(jié)果表明，Ni-NC(HPU)催化劑具有較高的CO選擇性、顯著的CO部分電流密度和良好的穩(wěn)定性，具有優(yōu)良的CO2還原性能。此外，這種合成策略還可以很容易地?cái)U(kuò)展到制備具有相似組分的獨(dú)特的中空多孔結(jié)構(gòu)，例如線狀和球狀的中空多孔結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)工作將為先進(jìn)的納米結(jié)構(gòu)單原子催化劑的設(shè)計(jì)和制造提供新的靈感，用于各種儲能和轉(zhuǎn)換應(yīng)用。
Yunxiang Li, et al, Synthesis of N-doped Highly Graphitic Carbon Urchin-like Hollow Structures Loaded with Single-Ni Atoms towards Efficient CO2 Electroreduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202201491https://doi.org/10.1002/anie.202201491
7. Angew：TiO2上原子分散的銠促進(jìn)的銅離子在水介質(zhì)中選擇性催化甲烷氧化制甲醇
在溫和的條件下，將甲烷直接轉(zhuǎn)化為增值化學(xué)品，如甲醇，是一條有希望的工業(yè)應(yīng)用路線。近日，北京化工大學(xué)王志華教授，北京大學(xué)馬丁教授，Xiayan Wang報(bào)道了以懸浮在水溶液中的TiO2為載體，采用原子分散的Rh催化甲烷氧化制甲醇。1）該催化劑在溶液中以銅陽離子為助催化劑，在150 ℃、反應(yīng)壓力為31 bar的條件下，以分子氧為原料，在一氧化碳存在下，表現(xiàn)出較高的活性和選擇性。在銅陽離子的促進(jìn)下，Rh/TiO2催化劑的甲醇收率可達(dá)毫摩爾級，選擇性大于99%。2）CO是H2O生成H2的還原劑，H2和O2反應(yīng)生成H2O2。原子分散的Rh活化了CH4中的C-H鍵，并催化了H2O2的氧化。Cu離子保持了Rh的低價(jià)狀態(tài)。此外，Cu起到了清除劑的作用，抑制了甲醇的過氧化，從而提高了甲醇的選擇性。
Fubo Gu, et al, Selective Catalytic Oxidation of Methane to Methanol in Aqueous Medium over Copper Cations Promoted by Atomically Dispersed Rhodium on TiO2, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202201540https://doi.org/10.1002/anie.202201540
8. Angew：電極-電解質(zhì)界面化學(xué)調(diào)制用于超高倍率鈉離子電池
鈉離子電池(SIBs)以其低廉的成本和豐富的天然鈉資源受到越來越多的關(guān)注，被認(rèn)為是鋰離子電池在儲能方面的最有前途的補(bǔ)充。目前，人們迫切需要能夠在倍率和溫度極端條件下工作的鈉離子電池，但由于動力學(xué)和熱力學(xué)的限制而難以實(shí)現(xiàn)。近日，中南大學(xué)王海燕教授，孫旦通過對不同電解質(zhì)的比較研究，證明了電極-電解質(zhì)界面化學(xué)，包括離子去溶和SEI界面，對負(fù)極在超高倍率和低溫極端下的電化學(xué)性能起著至關(guān)重要的作用。1）THF基電解質(zhì)使商用HC負(fù)極具有優(yōu)異的倍率性能（高達(dá)5 A g-1）和超低溫性能（在-20 °C下可穩(wěn)定運(yùn)行）。此外，這種電極在1000次循環(huán)后仍保持其初始容量的90%。2）動力學(xué)分析表明，THF的弱離子溶劑化/去溶化極大地促進(jìn)了離子在SEI/電解質(zhì)界面的快速擴(kuò)散，均勻的SEI具有分布均勻的NaF和有機(jī)成分，保證了Na+在SEI層中的快速擴(kuò)散和穩(wěn)定的界面。這項(xiàng)工作不僅提出了一種先進(jìn)的低溫電解液，而且為下一代高倍率低溫電池的界面調(diào)制提供了新的見解。
Zheng Tang, et al, Electrode-Electrolyte Interfacial Chemistry Modulation for Ultra-High Rate Sodium-Ion Battery, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202200475https://doi.org/10.1002/anie.202200475
9. Angew：原子精確Cu8納米團(tuán)簇的動力學(xué)控制超分子自組裝的實(shí)時(shí)熒光監(jiān)測
動力學(xué)穩(wěn)定和長壽命的中間體對追蹤具有集體功能的不同聚集結(jié)構(gòu)的超分子自組裝的進(jìn)程和理解至關(guān)重要。近日，山東大學(xué)Di Sun等系統(tǒng)地研究了原子級精確Cu(I)納米團(tuán)簇[Cu8(tBuC6H4S)8(PPh3)4](Cu8a)的復(fù)雜動力學(xué)。1）作者通過實(shí)時(shí)監(jiān)測動力學(xué)穩(wěn)定中間體的聚集誘導(dǎo)發(fā)射(AIE)和對動力學(xué)穩(wěn)定中間體的實(shí)時(shí)電子顯微鏡研究，推斷了Cu8a的定向自組裝(DSA)過程。2）作者成功捕獲了Cu NCs聚集體的多態(tài)性和不同的發(fā)射特性，從而建立了結(jié)構(gòu)-光學(xué)特性關(guān)系。3）更重要的是，通過將碳點(diǎn)(CD)異質(zhì)發(fā)光劑引入到Cu8a中，利用數(shù)學(xué)“排列組合”思想，可以呈現(xiàn)出豐富的“可視”熒光窗口，為材料光學(xué)傳感的實(shí)時(shí)應(yīng)用提供了巨大的潛力。
Pan-Pan Sun, et al. Real-Time Fluorescent Monitoring of Kinetically Controlled Supramolecular Self-Assembly of Atom-Precise Cu8 Nanoclusters. Angew. Chem. Int. Ed., 2022DOI: 10.1002/anie.202200180https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202200180
10. AM：固定在納米多孔水凝膠中的雙金屬納米催化劑用于智能隱形眼鏡的長期穩(wěn)定連續(xù)葡萄糖監(jiān)測
用于連續(xù)血糖監(jiān)測(CGM)的智能隱形眼鏡具有巨大的臨床影響潛力。迄今為止，它們的發(fā)展一直受到準(zhǔn)確檢測血糖而無滯后的挑戰(zhàn)，用于淚液血糖監(jiān)測以跟蹤血糖水平。近日，浦項(xiàng)科技大學(xué)Sei Kwang Hahn提出了一種含有雙金屬納米催化劑固定在納米孔水凝膠中的智能隱形眼鏡，用于長期和穩(wěn)定的CGM。1）經(jīng)過GOx氧化還原反應(yīng)后，過氧化氫在透明質(zhì)酸修飾的金-鉑雙金屬納米催化劑（HA-Au@Pt BiNCs）表面迅速分解，生成兩個電子用于安培響應(yīng)。此外，HA-Au@Pt BiNCs有助于納米顆粒介導(dǎo)的納米孔水凝膠中的電荷轉(zhuǎn)移，因此具有高靈敏度、快速響應(yīng)時(shí)間和低檢測下限。水凝膠中的納米孔可實(shí)現(xiàn)對葡萄糖濃度的可逆連續(xù)監(jiān)測，具有快速的反應(yīng)物種擴(kuò)散速率和快速的溶脹速率。2）研究人員對葡萄糖感應(yīng)型隱形眼鏡的靈敏度、反應(yīng)可逆性(無滯后)以及淚液和血糖濃度之間的相關(guān)性進(jìn)行了評估。結(jié)果表明，該智能隱形眼鏡可以準(zhǔn)確監(jiān)測糖尿病兔(n=3)和正常兔(n=3)的血糖升降水平，可接受的數(shù)據(jù)為94.9%。最后，評估了智能隱形眼鏡在人類患者眼睛上的臨床可行性和安全性。
Su-Kyoung Kim, et al, Bimetallic Nanocatalysts Immobilized in Nanoporous Hydrogels for Long-Term Robust Continuous Glucose Monitoring of Smart Contact Lens, Adv. Mater. 2022DOI: 10.1002/adma.202110536https://doi.org/10.1002/adma.202110536
11. EnSM: 釩基聚陰離子正極中的有機(jī)/無機(jī)陰離子偶聯(lián)實(shí)現(xiàn)可逆高價(jià)氧化還原
近年來，混合聚陰離子型材料憑借其高價(jià)氧化還原特性、優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和良好的安全性等優(yōu)勢而被視為新一代鈉離子電池正極材料的有力競爭者。盡管該領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但是有關(guān)材料設(shè)計(jì)和相關(guān)電化學(xué)原理的研究仍然十分缺乏。最近，中南大學(xué)張治安教授、賴延清教授以及西安交通大學(xué)Ming Xu等開發(fā)了一種無機(jī)-有機(jī)陰離子耦合的Na2(VO)2(HPO4)2(C2O4)聚陰離子化合物，該化合物表現(xiàn)出獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)并能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的儲鈉性能。
1） 研究人員發(fā)現(xiàn)高價(jià)態(tài)的V4+/V5+氧化還原中心可以通過將（C2O4）2-陰離子偶聯(lián)到（HPO4）2-陰離子的亞晶格結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，研究人員利用低溫水熱手段制備了Na2(VO)2(HPO4)2(C2O4)聚陰離子化合物。X射線衍射、拉曼光譜和高分辨透射顯微鏡表明該材料具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)且在電化學(xué)脫嵌鈉的過程中的體積變化僅有1.36%。2） 研究人員借助DFT理論計(jì)算和恒電流間歇滴定（GITT）的手段發(fā)現(xiàn)該混合聚陰離子型材料的高度脫嵌鈉可逆性和穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)與無機(jī)-有機(jī)陰離子偶聯(lián)及其誘導(dǎo)形成的窄帶隙和二維鈉離子擴(kuò)散通道的低勢壘相關(guān)。
Huangxu Li et al, Organic/Inorganic Anions Coupling Enabled Reversible High-Valent Redox in Vanadium-based Polyanionic Compound, Energy Storage Materials, 2022DOI: 10.1016/j.ensm.2022.02.044https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829722001209?dgcid=rss_sd_all#!
12. EnSM：分級O3/P2異質(zhì)結(jié)構(gòu)正極材料用于先進(jìn)的鈉離子電池
O3型層狀材料具有成本低、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種很有前途的先進(jìn)鈉離子電池正極材料。然而，合成的正極在循環(huán)過程中會經(jīng)歷復(fù)雜的相變和嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致容量迅速衰減。近日，為了解決問題，韓國漢陽大學(xué)Yang-Kook Sun合理地設(shè)計(jì)了一種由P2-Na2/3MnO2涂層O3-NaNi0.5Mn0.5O2組成的異質(zhì)結(jié)正極，該正極材料具有高容量的核和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的外殼。1）采用優(yōu)化的異質(zhì)結(jié)正極的半電池在0.1 C時(shí)的可逆容量為141.4 mA h g?1，具有優(yōu)異的倍率性能，15 C時(shí)的容量為103.7 mA h g?1。此外，表面修飾的正極在Na半電池（1 C循環(huán)150次后容量保持率85.3%）和全電池系統(tǒng)（3 C循環(huán)200次后容量保持率83.6%）中都表現(xiàn)出更出色的循環(huán)穩(wěn)定性。2）保護(hù)層P2-Na2/3MnO2不僅提高了陰極的可逆性和空氣/熱穩(wěn)定性，而且改善了電化學(xué)動力學(xué)，降低了電荷轉(zhuǎn)移電阻。因此，所提出的異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法可以大大提高O3-NaNi0.5Mn0.5O2的儲鈉性能，并可推廣到其他錳基層狀氧化物正極材料。
Xinghui Liang, Tae-Yeon Yu, Hoon-Hee Ryu, Yang-Kook Sun, Hierarchical O3/P2 Heterostructured Cathode Materials for Advanced Sodium-Ion Batteries, Energy Storage Mater ials (2022)DOI：10.1016/j.ensm.2022.02.043https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.02.043
