1.JACS：用于穩定倒置鈣鈦礦太陽能電池的鈣鈦礦界面從 1D/3D 到 2D/3D 的尺寸調控構建低維/三維（LD/3D）鈣鈦礦太陽能電池可以提高效率和穩定性。然而，對于倒置鈣鈦礦太陽能電池（PSC）來說，LD鈣鈦礦覆蓋材料的設計和選擇非常稀缺，因為LD鈣鈦礦覆蓋層通常有利于空穴提取并阻礙電子提取。在這里，香港城市大學Qiang Fu，Alex K.-Y. Jen ，南開大學Yongsheng Liu開發了一種簡便有效的策略，通過在鈣鈦礦表面摻入氫碘化嗎啉（MORI）和氫碘化硫代嗎啉（SMORI）來鈍化表面缺陷并調節表面電性能，從而改性鈣鈦礦表面。1）與之前開發的PI處理相比，PI衍生的一維（1D）鈣鈦礦覆蓋層轉變為二維（2D）鈣鈦礦覆蓋層（帶有MORI或SMORI），實現了尺寸調節。2）結果表明，2D SMORI 鈣鈦礦覆蓋層可誘導更穩健的表面鈍化和更強的 n?N 同型 2D/3D 異質結，實現效率為 24.55% 的 p?in?n 倒置太陽能電池，并保留其初始效率的 87.6%在最大功率點 (MPP) 運行 1500 小時后。3）研究人員還提出了 5 × 5 cm2 鈣鈦礦微型模塊，有效面積效率達到 22.28%。此外，二維鈣鈦礦覆蓋層中的量子阱結構增加了防潮性，抑制離子遷移，并提高PSC的結構和環境穩定性。Ting Wang, et al, Dimensional Regulation from 1D/3D to 2D/3D of Perovskite Interfaces for Stable Inverted Perovskite Solar Cells, J. Am. Chem. Soc., 2024https://doi.org/10.1021/jacs.3c135762.JACS：氮錨定硼化物使 Mg?CO2 電池具有高可逆性納米級缺陷工程通過改變表面基團或位置的相互作用，在二維材料中結合非凡的催化性能起著至關重要的作用。近日，燕山大學鄒國棟，彭秋明等人通過化學剝離和氰胺插層的方法合成了高負載量的氮雜硼烯（N-硼烯(Mo4/3(BnN1?n)2?mTz)，N摻雜濃度高達26.78 at%）納米片。 1）在N-硼烯中觀察到三種不同的氮中心，其中硼空位取代中心是其高化學活性的主要原因。吸引人的是，作為鎂?二氧化碳電池的正極，它在200 mA g-1的大電流下具有長壽命(305次循環)、高能效(93.6%)和超低過電位(?0.09 V)，超過了迄今報道的所有Mg?CO2電池。2）實驗和計算結果表明，N-硼烯能顯著改變反應產物的吸附能，降低速率控制步驟(*MgCO2→*MgCO3·xH2O)的勢壘，導致新的MgCO3·5H2O產物的快速可逆生成/分解。具有缺陷的硼烯材料的激增為開發其他多相催化劑提供了大量機會，以有效地捕獲和轉化二氧化碳。Yangyang Wang, et al, Nitrogen-Anchored Boridene Enables Mg?CO2 Batteries with High Reversibility, J. Am. Chem. Soc., 2024https://doi.org/10.1021/jacs.4c00630隨著鋰離子電池應用的迅速增加，人們對大量廢舊電池的循環越來越重視。然而，現有的回收系統不僅需要幾個回收過程，還需要再制造過程，這增加了能源消耗。近日，豐田中央研究所Nobuhiro Ogihara等人實現了廢舊鋰離子電池的直接容量再生。1) 對于具有減少電子和載流子Li+離子的容量退化電池，注入具有基于溶劑介電效應的鋰萘自由基陰離子，其可以選擇性地將電子和載流子Li離子提供到陰極，并導致容量恢復而不隨循環退化。2) 作者已在4 Ah級實用電池中證明了這種高容量回收效果。該工作中提出的方法可實現電池再生的最短路徑，并為循環電池系統提供新的選擇。Nobuhiro Ogihara et.al Direct capacity regeneration for spent Li-ion batteries Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.02.010https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.02.0104.Joule：穩定鈣鈦礦太陽能電池弱粘附同質結的功函數調節鈣鈦礦太陽能電池（PSC）與硅基電池的效率相當。然而，界面處的內置電場增強了離子遷移，從而導致不穩定性。近日，韓國科學技術院Hyungjun Kim、成均館大學Nam-Gyu Park等人調節弱粘附同質結界面的能級排列以減輕離子遷移，并提高PSC的穩定性和光伏性能。 1) 作者使用硅烷衍生物將具有自組裝單層特性的功能分子引入SnO2層的表面，從而使硅烷衍生物根據分子中的官能團來調節功函數，進而顯著降低內置電場。2) PSC表現出25.3%的功率轉換效率（PCE）。此外，作者通過連續照明下的最大功率點（MPP）跟蹤證實，即使在1000小時后，該設備仍保留了其初始PCE的97%以上。Chunyang Zhang et.al Work function tuning of a weak adhesion homojunction for stable perovskite solar cells Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.02.015https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.02.0155.Joule：具有平衡水管理和增強穩定性的高溫陰離子交換膜燃料電池 陰離子交換膜燃料電池（AEMFC）的耐久性主要是由于水管理的問題。近日，天津大學Michael D. Guiver、Yin Yan、以色列理工學院Dario R. Dekel等人報道了具有平衡水管理和增強穩定性的高溫AEMFC。1) 高溫操作（≥100°C）可以簡化水管理，但仍存在材料穩定性的挑戰，尤其是陰離子交換膜（AEM）的化學穩定性。作者合成了輕支化聚（亞芳基哌啶鎓）AEM，并實現了平衡的水管理和足夠的穩定性。2) AEMFC的峰值功率密度為～2 W cm?2，并且在600 mA cm?2的恒定電流密度下具有195小時的穩定性，以及電壓衰減僅為～4%。該工作證明了一種有效的AEM設計策略，即通過高溫操作來解決水管理問題，從而提高AEMFC的性能和穩定性。Jiandang Xue et.al High-temperature anion-exchange membrane fuel cells with balanced water management and enhanced stability Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.02.011https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.02.0116.Joule：在p型硅片上實現效率為26.6%的硅異質結太陽能電池 在非晶/結晶硅（a-Si:H/c-Si）界面形成的異質結具有獨特的電子特性，可用于硅異質結（SHJ）太陽能電池。超薄a-Si:H鈍化層的結合實現了750 mV的高開路電壓（Voc）。此外，n型或p型摻雜的a-Si:H接觸層可以結晶成混合相，減輕寄生吸收，并提高載流子選擇性和收集效率。近日，隆基綠能科技股份有限公司Xu Xixiang、Li Zhenguo等人在p型硅片上實現效率為26.6%的SHJ太陽能電池。1) 作者在晶片上采用了磷擴散吸雜預處理策略，并使用了納米晶體硅（nc-Si:H）的載流子選擇性接觸，將p型SHJ太陽能電池的效率大幅提高到26.56%，從而為p型硅太陽能電池建立了新的性能基準。2) 作者詳細介紹了該器件的工藝發展和光電性能改善。最后，作者進行功率損耗分析以確定p型SHJ太陽能電池技術的未來發展路徑。Xiaoning Ru et.al Silicon heterojunction solar cells achieving 26.6% efficiency on commercial-size p-type silicon wafer Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.01.015https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.01.0157.Nature Communications：電動汽車電池化學影響供應鏈中斷漏洞 由于電動汽車電池化學與四種關鍵礦物(鋰、鈷、鎳和錳)供應鏈中斷脆弱性之間具有關聯關系。鑒于此，來自卡內基梅隆大學Jeremy J. Michalek等人通以下實驗對鎳錳鈷(NMC)和磷酸鐵鋰(LFP)陰極化學進行了研究比較，方法是:（1）繪制這四種材料的供應鏈圖，（2）計算不同重點國家的每種陰極化學的脆弱性指數，（3）使用網絡流優化來約束不確定性。1) 該研究證實，世界供應量在中國很容易受到這兩種化學物質中斷的影響：80%[71%至100%]的NMC陰極和92%[90%至93%]的LFP陰極包括經過中國的礦物，并且，由于鎳、鈷和錳在其他國家的重視程度，NMC具有額外的風險；2) 此外，該研究表明，多個供應鏈階段的綜合脆弱性遠遠大于單個步驟的脆弱性，降低風險需要解決整個電池供應鏈的漏洞。 Cheng, A.L., Fuchs, E.R.H., Karplus, V.J. et al. Electric vehicle battery chemistry affects supply chain disruption vulnerabilities. Nat. Commun. (2024).10.1038/s41467-024-46418-1https://doi.org/10.1038/s41467-024-46418-1
8.Nature Rev Mater：電池材料研究領域的價格和性能分析價格和性能分析是研究電池能量存儲材料的重要技術，但是價格和性能分析在電池的研究領域的應用非常少見，而且非常容易造成錯誤認識。在探索材料的階段進行價格和性能分析研究非常廣泛，這有助于電池的相關研究。通過正確使用和詳細研究，能夠直接幫助選擇合適進行商業化的材料。有鑒于此，烏爾姆亥姆霍茲研究所Stefano Passerini等對Na離子電池作為例子，模擬了文獻中多種Na離子電極材料的價格，并總結了最有可能的解決方案。1）作者通過使用材料的公開信息和開源軟件，展示了分析電池的價格和性能有助于使用實驗室研究的數據開發能源存儲材料。2）這項綜述通過軟件分析價格和材料的能量密度，從而將價格和性能分析轉變為具有更高價值的電池材料研究方法。這篇綜述的目標是說明如何選擇具有前景的材料，以及說明改善材料性能的適合的處理方法。作者通過對結果進行定量分析說明降低截至電壓和預鈉化方法對于價格和能量密度的作用。Innocenti, A., Beringer, S. & Passerini, S. Cost and performance analysis as a valuable tool for battery material research. Nat Rev Mater (2024)DOI: 10.1038/s41578-024-00657-2https://www.nature.com/articles/s41578-024-00657-2
