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1. Nature Commun.：用于高效CO₂還原的背照式光電化學(xué)流動(dòng)池

光電化學(xué)CO₂還原反應(yīng)流動(dòng)電池是滿足以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)太陽(yáng)能燃料的要求的有前途的裝置。具有寬帶隙的光電極無(wú)法在高電流密度下實(shí)現(xiàn)高效CO₂還原，而在流動(dòng)池配置中集成具有窄帶隙的不透明光電極仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。近日，天津大學(xué)鞏金龍教授展示了一種用于CO2還原的PEC流通池，該流通池具有背照式硅光陽(yáng)極，可提高能量利用效率。

本文要點(diǎn)：

1）為了克服流動(dòng)池中不透明半導(dǎo)體光吸收體和氣體擴(kuò)散電極之間的矛盾，Si光電極被無(wú)定形Si鈍化，以獲得超長(zhǎng)的少數(shù)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度，并將光吸收區(qū)和催化部位分開。這種分離的結(jié)構(gòu)使得光能夠從陽(yáng)極室側(cè)引入到電池的陽(yáng)極室中。

2）在這種配置中，用于CO₂RR的PEC流動(dòng)池中實(shí)現(xiàn)了高反應(yīng)速率（38 mA/cm²）。此外，對(duì)于CO₂的轉(zhuǎn)化，使用Ag催化劑，背照式Si光陽(yáng)極輔助的PEC流動(dòng)池對(duì)于FE為90%的CO顯示出2.42%的STF效率。同時(shí)，在Cu催化劑上實(shí)現(xiàn)了CO₂RR轉(zhuǎn)化為C₂₊產(chǎn)物的直接PEC流動(dòng)池，F(xiàn)E為53%，STF為0.29%。

這項(xiàng)工作中的設(shè)計(jì)策略打開了基于硅光電極的有前途的方法，以從CO₂和H₂O產(chǎn)生太陽(yáng)能燃料，用于工業(yè)應(yīng)用。

Liu, B., Wang, T., Wang, S. et al. Back-illuminated photoelectrochemical flow cell for efficient CO₂ reduction. Nat Commun 13, 7111 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-34926-x

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34926-x

2. Nature Commun.：一種可高效分離單價(jià)陽(yáng)離子的共價(jià)有機(jī)骨架膜

共價(jià)有機(jī)骨架(COF)具有剛性、高度有序性和可調(diào)性等結(jié)構(gòu)，可以有效地控制熵選擇性和焓選擇性的協(xié)同作用，具有很大的潛力作為下一代離子分離膜材料。近日，天津大學(xué)姜忠義教授，潘福生副研究員展示了COF膜對(duì)單價(jià)陽(yáng)離子的高效分離。

本文要點(diǎn)：

1）研究人員通過(guò)設(shè)計(jì)具有不同通道尺寸和酸基的COF，提出了受限級(jí)聯(lián)分離的概念來(lái)解釋分離過(guò)程：i）COF膜的通道由兩種結(jié)構(gòu)域組成，被酸基團(tuán)覆蓋的通道域，簡(jiǎn)稱為ACID域和不被酸基團(tuán)占據(jù)的通道域，簡(jiǎn)稱為無(wú)酸域。酸區(qū)作為受限段，可以充分結(jié)合水分子形成水合殼，使有效通道尺寸變窄；ii）沿COF膜通道排列的所有酸區(qū)都能放大每個(gè)受限段的篩選能力，對(duì)單價(jià)陽(yáng)離子具有較高的選擇性；iii）無(wú)酸段保持了原有的通道尺寸，使單價(jià)陽(yáng)離子具有高的滲透性。

2）研究人員選擇了一組描述符，包括水化能、基團(tuán)密度(每個(gè)孔內(nèi)的酸基數(shù))、基團(tuán)距離，以確定受限階段的性質(zhì)。水化強(qiáng)度為?0.15~?0.44 eV，每個(gè)孔的基團(tuán)密度為0~6，基團(tuán)間距為6~25 ?，根據(jù)COF膜的厚度，級(jí)數(shù)從~2000級(jí)到~10,000級(jí)不等。

3）此外，研究人員從頭設(shè)計(jì)的COF（TpPa-PO₃H₂）膜在直接篩選二元一價(jià)陽(yáng)離子混合物方面取得了優(yōu)異的性能，對(duì)K⁺/Li⁺二元混合物的實(shí)際選擇性為4.2~4.7，對(duì)K⁺/Li⁺的理想選擇性為~13.7。

Wang, H., Zhai, Y., Li, Y. et al. Covalent organic framework membranes for efficient separation of monovalent cations. Nat Commun 13, 7123 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-34849-7

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34849-7

3. Chem：一種基于配位B-N鍵的結(jié)晶穩(wěn)定的微孔骨架

盡管人們已經(jīng)提出了利用含硼氮B-N鍵來(lái)構(gòu)建微孔結(jié)晶有機(jī)骨架（BNF）材料的概念，但目前尚未得到實(shí)現(xiàn)，由于在熱/真空活化下很難穩(wěn)定其孔結(jié)構(gòu)，因此它們的各種功能還沒有得到充分的探索。近日，福建師范大學(xué)張章靜研究員首次報(bào)道了一種結(jié)晶和穩(wěn)定的微孔BNF-1。

本文要點(diǎn)：

1）研究人員很容易地從其相應(yīng)的有機(jī)構(gòu)筑單元1，4-二(苯二惡硼)苯（BACT）和(4-(3-吡啶基)-N，N-雙[4-(3-吡啶基)苯基]苯胺（3-TPPA）中自組裝得到BNF-1。

2）單晶X射線結(jié)構(gòu)測(cè)定表明，BNF-1是一個(gè)二維骨架，其中的雙層片層相互互鎖，形成具有可進(jìn)入的孔籠的偽三維骨架。

3）研究發(fā)現(xiàn)，BNF-1對(duì)熱/真空活化是穩(wěn)定的，因此研究人員不僅確定了活化后的BNF-1a的永久孔隙率，而且還揭示了其單晶X射線結(jié)構(gòu)。氣體吸附研究表明，該材料比二氧化碳（CO₂）分子吸收更多的乙炔（C₂H₂），因此在常溫下可以很容易地從C₂H₂/CO₂混合物中分離出C₂H₂，動(dòng)態(tài)穿透實(shí)驗(yàn)清楚地揭示了這一點(diǎn)。

4）單晶X射線衍射和分子模擬研究表明，孔壁上的位阻靜電勢(shì)(ESP)與C₂H₂分子相匹配，這是C₂H₂分子優(yōu)先結(jié)合CO₂分子的分子識(shí)別機(jī)理。

Zhang et al., A crystalline and stable microporous framework based on the dative B-N bonds, Chem (2022)

DOI：10.1016/j.chempr.2022.10.023

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.10.023

4. Angew：FeMn團(tuán)簇修飾單原子Mn位點(diǎn)以促進(jìn)ORR反應(yīng)

通過(guò)原子團(tuán)簇調(diào)控單原子金屬中心的電子分布是提高其氧還原反應(yīng)（ORR）本征活性的有效策略。近日，湖南大學(xué)韓磊教授，上海高等研究院Lina Li報(bào)道了一種通過(guò)后吸附和二次熱解的創(chuàng)新組合來(lái)構(gòu)建帶有原子團(tuán)簇的單原子Mn位點(diǎn)。

本文要點(diǎn)：

1）FeMn_ac/Mn-N₄C催化劑的合成包括CdMn-PPD前體的合成、Fe³⁺離子的物理吸附和兩步熱解。具體而言，CdMn-PPD前體通過(guò)將Cd(NO₃)₂和MnCl₂與對(duì)苯二胺混合并攪拌12小時(shí)來(lái)制備，并進(jìn)一步在500 ℃下熱解以獲得具有多孔結(jié)構(gòu)和豐富缺陷的Mn-DNC。然后，所得Mn-DNC用作后續(xù)鐵離子吸附的主體。最后，在900 ℃下二次熱解2 h，得到FeMn_ac/Mn-N₄C催化劑。

2）研究人員通過(guò)X-射線吸收光譜證實(shí)了通過(guò)Mn-N₄配位鍵合到FeMn原子團(tuán)簇（FeMn_ac/Mn-N₄C）上形成Mn位點(diǎn)，這已經(jīng)在理論上被證明有助于在ORR過(guò)程中分子O₂的吸附和O-O鍵的斷裂。

3）由于上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，F(xiàn)eMn_ac/Mn-N₄C催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的ORR活性，在0.5 M H₂SO₄中的半波電位為0.79 V，在0.1 M KOH中的半波電位為0.90 V，以及優(yōu)異的鋅-空氣電池性能。

這種合成策略有望為構(gòu)建具有可調(diào)原子結(jié)構(gòu)的高活性催化劑開辟一條途徑。

Heng Liu, et al, Decorating Single-Atomic Mn Sites with FeMn Clusters to Boost Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202214988

DOI: 10.1002/anie.202214988

https://doi.org/10.1002/anie.202214988

5. Angew：通過(guò)化學(xué)鍵在石墨烯納米片上鑲嵌納米鉍助力超長(zhǎng)壽命的水系儲(chǔ)鈉

由于安全性和低成本，可充電的水系鈉離子電池（ASIBs）正在成為鋰離子電池的重要替代品。金屬負(fù)極表現(xiàn)出高的理論容量和對(duì)ASIBs的非選擇性水合離子插入，然而其大體積膨脹和緩慢的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)導(dǎo)致差的電化學(xué)穩(wěn)定性。近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院楊誠(chéng)教授，F(xiàn)angcheng Wang發(fā)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)激光照射條件，可以方便地實(shí)現(xiàn)Bi納米顆粒和激光誘導(dǎo)的石墨烯納米片之間的強(qiáng)化學(xué)鍵，并且這種Bi@LIG復(fù)合電極可以顯著提高ASIBs的壽命。

本文要點(diǎn)：

1）研究人員首先將含有硝酸鉍和尿素的氧化石墨溶液用作前體，并澆鑄到不銹鋼箔上，濕涂層的厚度控制在400微米。隨后，涂布的箔在60 ℃下風(fēng)干12小時(shí)。通過(guò)調(diào)節(jié)重復(fù)頻率和束直徑的散焦值，可以精確調(diào)節(jié)傳遞的光子能量，從而得到具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)特征和石墨化的最終產(chǎn)品。

2）研究發(fā)現(xiàn)，具有均勻尺寸的Bi納米顆粒通過(guò)紫外激光誘導(dǎo)的光化學(xué)還原緊緊固定在石墨烯層上，表現(xiàn)出鑲嵌結(jié)構(gòu)，這提供了緩沖基質(zhì)以減輕Bi的體積變化，并保持石墨烯基電極網(wǎng)絡(luò)中有效的電子和離子傳輸。

3）牢固的化學(xué)鍵能夠?qū)崿F(xiàn)快速的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)和負(fù)極可循環(huán)性的顯著改善（9500次循環(huán)后在4 A g^-1下為122 mAh g^-1，在250 mA g^-1下可逆容量為502.6 mAh g^-1）。

該策略可以為石墨烯-合金組合的未來(lái)結(jié)構(gòu)調(diào)控提供長(zhǎng)期應(yīng)用場(chǎng)景的指導(dǎo)。

Haojie Zhu, et al, Inlaying Bismuth Nanoparticles on Graphene Nanosheets by Chemical Bond for Ultralong-lifespan Aqueous Sodium Storage, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202212439

DOI: 10.1002/anie.202212439

https://doi.org/10.1002/anie.202212439 

6. Angew：高體積產(chǎn)率帶電共價(jià)有機(jī)骨架納米片的單液相合成

共價(jià)有機(jī)骨架納米片（COF-NSs）是開發(fā)功能材料的新興構(gòu)件，其可規(guī)模化制備具有重要意義。目前的合成方法由于受限的表面/界面生長(zhǎng)空間和復(fù)雜的多相合成系統(tǒng)而導(dǎo)致COF-NSs較低的產(chǎn)量。近日，天津大學(xué)姜忠義教授，Michael D. Guiver，Yan Yin發(fā)展了一種新的方法，通過(guò)原位引入一種單體的靜電排斥力，在單一溶液相中合成帶電的COF-NS。

本文要點(diǎn)：

1）研究人員合成了三種帶負(fù)電或帶正電的COF-NSs，實(shí)現(xiàn)了首次報(bào)道的最高體積產(chǎn)率18.7mg·mL^-1。

2）研究人員監(jiān)測(cè)了COF-納米晶在單一溶液相中的生長(zhǎng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)靜電排斥力抑制了初始聚合物的聚集，并使平面內(nèi)各向異性、無(wú)序-有序二次生長(zhǎng)成為大晶體COF-NS。合適的單體濃度、高單體溶解度的溶劑類型和離子解離能力是在單液相合成中獲得高體積產(chǎn)率的關(guān)鍵。

3）研究人員用溶劑澆鑄法制備了～25 μm的自支撐SPC-COF-NS薄膜。該膜表現(xiàn)出逐層層狀形態(tài)和取向結(jié)晶度，表現(xiàn)出在80 ℃下364.1 mS cm^-1的良好質(zhì)子傳導(dǎo)率、可忽略的尺寸溶脹比以及作為新型PEM的891.7 mW·cm^-2的H₂/O₂燃料電池性能。

這種單一的溶液相系統(tǒng)為大晶體COF-NSs的可擴(kuò)展、簡(jiǎn)便、高效的合成開辟了新的途徑，允許這種新興2D材料在不同應(yīng)用中的可持續(xù)發(fā)展。

Tong Huang, et al, Single Solution-Phase Synthesis of Charged Covalent Organic Framework Nanosheets with High Volume Yield, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202209306

DOI: 10.1002/anie.202209306

https://doi.org/10.1002/anie.202209306

7. Angew：用于指導(dǎo)電催化劑設(shè)計(jì)的多元MOF中原子結(jié)構(gòu)的直接可視化

用于電催化析氧反應(yīng)（OER）的金屬有機(jī)框架（MOFs）引起越來(lái)越多的關(guān)注。近日，香港理工大學(xué)趙炯、淮陰師范學(xué)院鄧慶明、香港城市大學(xué)Ly ThucHue使用低劑量積分差分相位對(duì)比掃描透射電子顯微鏡（iDPC STEM）技術(shù)來(lái)可視化多元MOF（MTV MOF）的原子結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)用于高效OER的體MOF催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

本文要點(diǎn)：

1) iDPC STEM圖像顯示，將Fe³⁺或ATA結(jié)合到Ni BDC中可以引入不均勻的晶格應(yīng)變，從而削弱配位鍵。通過(guò)熱處理可以選擇性地裂解配位鍵，并同時(shí)生成配位不飽和金屬位點(diǎn)，生成Ni@C和分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)。

2) 分別在286mV和365mV的小過(guò)電勢(shì)下，在有缺陷的MOF上實(shí)現(xiàn)了電流密度為10和100mA cm^-2的優(yōu)異OER活性，這優(yōu)于商業(yè)RuO₂催化劑和大多數(shù)其他MOF。

Sun Dengrong, et al. Direct Visualization of Atomic Structure in Multivariate MOFs for Guiding Electrocatalysts Design. Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202216008

https://doi.org/10.1002/anie.202216008

8. AM：通過(guò)改變CsPbI₃鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的掩埋界面來(lái)提高開路電壓不足的極限

盡管CsPbI₃鈣鈦礦由于其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性在光伏領(lǐng)域顯示出巨大的潛力，但是嚴(yán)重的光電壓損失嚴(yán)重限制了器件的性能。掩埋氧化鈦/鈣鈦礦界面在界面電荷傳輸和鈣鈦礦結(jié)晶中起著關(guān)鍵作用，這與非輻射復(fù)合引起的開路電壓(V_OC)不足密切相關(guān)。北京科技大學(xué)張躍和Zhuo Kang等故意使用具有特殊官能團(tuán)的目標(biāo)分子3-磺酸丙基丙烯酸酯鉀鹽來(lái)修飾掩埋界面，在鈍化界面缺陷、優(yōu)化能量排列和促進(jìn)鈣鈦礦結(jié)晶方面產(chǎn)生有利的功能。

本文要點(diǎn)：

1）實(shí)驗(yàn)表征和理論計(jì)算表明，掩埋界面修飾抑制了電子轉(zhuǎn)移勢(shì)壘，同時(shí)提高了鈣鈦礦晶體質(zhì)量，從而減少了陷阱輔助電荷復(fù)合和界面能量損失。因此，對(duì)掩埋界面的全方位修飾使器件的效率達(dá)到了20.98%，V_OC虧損達(dá)到了0.451 V的歷史最低水平。所提出的掩埋界面修飾策略為推動(dòng)V_OC虧損的極限提供了一個(gè)通用的處方，展示了開發(fā)高性能全無(wú)機(jī)鈣鈦礦光伏的光明前景。

2）作者的工藝提供了一條路線，利用標(biāo)準(zhǔn)的微制造程序來(lái)大規(guī)模制造高度小型化、柔性和可拉伸的瞬態(tài)傳感器和電子器件。

Xu, C., et al, Pushing the Limit of Open-circuit Voltage Deficit Via modifying Buried Interface in CsPbI3 Perovskite Solar Cells. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2207172.

DOI: 10.1002/adma.202207172

https://doi.org/10.1002/adma.202207172

9. AM：一種由自粘結(jié)共析凝膠制成的全設(shè)備自主自愈可拉伸軟電池

開發(fā)柔軟的、可拉伸的和自愈的下一代儲(chǔ)能器件具有重要意義。先前報(bào)道的自愈合電池大多具有有限的延展性，并且依賴于可愈合的電極或電解質(zhì)，而不是實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的自愈合。近日，鄭州輕工業(yè)大學(xué)劉春森教授，河南工業(yè)大學(xué)Jingjing Li報(bào)道了一種全成分自粘合策略，以獲得一種全共析凝膠軟電池(AESB)，該電池在較寬的溫度范圍（–20至60°C）內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了全電池自主自愈合能力和全方位內(nèi)在拉伸能力（> 1000%面應(yīng)變）。

本文要點(diǎn)：

1）在不需要任何外部刺激的情況下，五層軟電池可以在全電池水平上有效地恢復(fù)其機(jī)械和電化學(xué)性能。所開發(fā)的AESB可以很容易地配置成具有高界面相容性共析凝膠電極、電解質(zhì)和基底的各種三維結(jié)構(gòu)，為具體化能量技術(shù)的發(fā)展提供了極好的機(jī)會(huì)。

2）本工作提供了一個(gè)通用的和用戶友好的軟電子材料平臺(tái)，用于制造各種內(nèi)在自愈合可拉伸多層電子器件，這些電子器件在儲(chǔ)能領(lǐng)域之外是有前途的，例如顯示器、傳感器、電路和軟機(jī)器人。

Chaonan Gu, et al, A full-device autonomous self-healing stretchable soft battery from self-bonded eutectogels, Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202208392

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202208392

10. AM：MoS₂介導(dǎo)的鋅金屬負(fù)極外延電鍍

金屬基負(fù)極（Li、Zn等）由于其較高的理論比容量，被認(rèn)為是下一代先進(jìn)電池的有前途的解決方案。然而，這些金屬負(fù)極大多存在枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題，這嚴(yán)重限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。近年來(lái)，通過(guò)選擇合適的襯底進(jìn)行外延負(fù)極金屬沉積作為抑制枝晶生長(zhǎng)的有效策略受到了極大的關(guān)注。然而，鍍金屬和襯底之間的外延關(guān)系一直是爭(zhēng)論的主題。關(guān)于之前那些報(bào)告中的未經(jīng)認(rèn)證的外延，一個(gè)關(guān)鍵的原因可能是大多數(shù)應(yīng)用的襯底并不是在整個(gè)金屬沉積區(qū)域內(nèi)單一取向的。因此，使用不僅具有相似的晶格結(jié)構(gòu)而且具有大面積連續(xù)的單取向取向的襯底可能是實(shí)現(xiàn)外延的關(guān)鍵。基于此，阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Husam N. Alshareef以大面積準(zhǔn)單晶2D材料(MoS₂)為襯底，研究了金屬鋅的沉積行為。

本文要點(diǎn)：

1）研究人員通過(guò)密度泛函理論(DFT)計(jì)算和各種實(shí)驗(yàn)表征（光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀等），證實(shí)了MoS₂的邊緣會(huì)誘導(dǎo)鋅的擇優(yōu)沉積，從而影響沉積的鋅薄膜的結(jié)晶質(zhì)量。

2）此外，研究人員還得到了幾乎所有的(002)晶面取向的鋅薄膜，從包裹單取向MoS₂襯底的邊緣后的X射線衍射極圖分析中可以看出，鋅薄膜具有幾乎全部的(002)晶面取向。此外，在鋅金屬負(fù)極研究中，首次用極圖對(duì)負(fù)極外延進(jìn)行了驗(yàn)證。這些結(jié)果驗(yàn)證了鋅在MoS₂襯底上的外延生長(zhǎng)，并證實(shí)了利用具有相似晶格結(jié)構(gòu)的大面積單取向襯底來(lái)抑制金屬枝晶的有效性。

這項(xiàng)研究可以啟發(fā)未來(lái)通過(guò)結(jié)晶學(xué)方法抑制金屬枝晶的研究。

Yizhou Wang, et al, MoS₂-Mediated Epitaxial Plating of Zn Metal Anodes, Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202208171

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202208171

11. AEM：水性鋅離子電池Zn（002）面的擇優(yōu)生長(zhǎng)

不受控制的鋅枝晶生長(zhǎng)是水性鋅離子電池短路失效的主要原因。通過(guò)電解質(zhì)添加劑來(lái)控制晶體生長(zhǎng)是緩解枝晶問(wèn)題的有效策略之一。然而，在沉積層結(jié)構(gòu)重建過(guò)程中，大多數(shù)添加劑在循環(huán)過(guò)程中不能保持穩(wěn)定。有鑒于此，華中科技大學(xué)黃云輝、李真使用1-丁基-3-甲基咪唑鎓陽(yáng)離子（BMIm⁺離子）作為電解質(zhì)添加劑，可以穩(wěn)定地誘導(dǎo)Zn（002）面的優(yōu)先生長(zhǎng)并抑制枝晶的形成。

本文要點(diǎn)：

1) BMIm⁺離子將優(yōu)先吸附在Zn陽(yáng)極的（100）和（101）面上，迫使Zn²⁺離子沉積在（002）面上從而誘導(dǎo)（002）面的優(yōu)先生長(zhǎng)，并形成平坦且致密的沉積層。

2) 鋅陽(yáng)極在10mA cm^?2下穩(wěn)定循環(huán)1000小時(shí)，并且具有高達(dá)99.8%的庫(kù)侖效率。同時(shí)，NH₄V₄O_10||Zn電池可以在0.4A g^?1下穩(wěn)定運(yùn)行240個(gè)循環(huán)。

Zhang Huangwei, et al. Inducing the Preferential Growth of Zn (002) Plane for Long Cycle Aqueous Zn-Ion Batteries Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202203254

https://doi.org/10.1002/aenm.202203254

12. AEM：富鎳層狀氧化物的空氣不穩(wěn)定性

得益于優(yōu)異的鋰離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)和放電比容量，富鎳層狀氧化物已成為高能量密度鋰離子電池的首選正極活性材料（CAMs）。然而，由于鎳離子（Ni²⁺/³⁺/⁴⁺）的獨(dú)特電子結(jié)構(gòu)和燒結(jié)條件，使得富鎳金屬氧化物半導(dǎo)體在與環(huán)境空氣接觸時(shí)容易劣化。有鑒于此，西北工業(yè)大學(xué)謝科予、沈超綜述研究了富鎳金屬膜的空氣不穩(wěn)定性，并且這是一個(gè)被忽視但對(duì)大規(guī)模應(yīng)用至關(guān)重要的問(wèn)題。

本文要點(diǎn)：

1) 首先闡釋了空氣不穩(wěn)定性表征的基本原理，然后討論了演變行為以及對(duì)電極制造性能和電池電化學(xué)/安全性能的負(fù)面影響。

2) 隨后，綜述了用于提高空氣儲(chǔ)存穩(wěn)定性的各種材料改性策略，包括通過(guò)摻雜和涂覆的預(yù)處理策略以及通過(guò)氣體、洗滌和加熱進(jìn)行的后處理策略。最后，還提出了進(jìn)一步探索解決空氣不穩(wěn)定問(wèn)題的研究方向，這為富鎳CAMs的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

Zhang Wujiu, et al. Air Instability of Ni-Rich Layered Oxides–A Roadblock to Large Scale Application Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202202993

https://doi.org/10.1002/aenm.202202993