1.Nano Research綜述：電催化劑的設計理念
鋰離子可充電電池（LIBs）中的高壓高鎳鋰層狀氧化物正極具有極高的能量密度，然而其存在嚴重的體相結構破壞和電極-電解質界面反應問題。針對這一問題，吉林師范大學常立民教授，長春理工大學劉萬強教授，清華大學Zechao Zhuang等人將2mol/%的鈦原子摻雜到LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（NCM）中，形成了LiNi0.6Co0.2Mn0.18Ti0.02O2（NCM-Ti），以提高正極的穩定性。研究結果表明，NCM-Ti在高截止電壓4.5 V下，150次循環后具有更高的容量保留率（91.8％ vs. 82.9％）和更優越的率性能（118 vs. 105 mAh·g-1）；同時，設計的高壓全電池展現出高達240 Wh·kg-1的能量密度和優異的電化學性能。進一步的分析表明，鈦摻雜抑制了不受歡迎的相變和界面氧的釋放，從而改善了正極的穩定性和電極-電解質界面的性能。這項研究為提高高壓高鎳鋰層狀氧化物正極的性能提供了寶貴的策略指導。Cheng, Y., Sun, Y., Chu, C. et al. Stabilizing effects of atomic Ti doping on high-voltage high-nickel layered oxide cathode for lithium-ion rechargeable batteries.Nano Res. 15, 4091–4099 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-4035-2
2.Nano Research綜述：水性Zn—氣體電池陰極材料的活性位和界面工程
水性可充電Zn—氣體電池作為具有高安全性和環境友好性的能量存儲和轉化設備備受關注。然而，其能量效率和功率密度受到陰極反應動力學緩慢的限制。在這方面，廣西大學劉熙俊教授團隊通過對陰極催化劑的活性位工程和界面結構調控，提出了一系列解決方案，以提高Zn—氣體電池的性能。他們綜述了Zn—氣體電池的各種電池配置及基本反應，然后總結了針對增強陰極催化劑固有催化活性的最新進展。接著，討論了陰極材料的結構和表面調控策略，以優化三相界面并改善電池性能。最終，他們提出了對未來Zn—氣體電池發展的一些個人觀點。這項研究為提高水性Zn—氣體電池性能提供了重要的理論和實踐指導。 Liu, W., Feng, J., Wei, T. et al. Active-site and interface engineering of cathode materials for aqueous Zn—gas batteries.Nano Res. 16, 2325–2346 (2023).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4929-7
3.Nano Research：轉化型金屬陰極的優化策略
當前，由于傳統插層型陰極容量有限，限制了鋰金屬電池（LMBs）的能量密度，因此對替代高能量陰極的需求迫切。在這一背景下，轉化型金屬氟化物/硫化物/氧化物陰極因其高理論比容量而備受關注，為先進LMBs提供了出色的能量密度。然而，這些陰極存在著離子/電導率低、體積變化大、反應動力學緩慢等問題，導致LMBs的容量迅速衰減和速率性能不佳。在這方面，河南大學白瑩教授團隊通過對陰極材料的形態調控、相結構工程、表面涂覆等方面的研究，提出了一系列有效策略以優化轉化型陰極，并取得了顯著成果。他們在文中詳細綜述了最近的研究進展、挑戰和優化策略，包括異質結構構建、粘結劑功能化和電解液設計等。最終，提出了轉化型金屬氟化物/硫化物/氧化物陰極在LMBs中的未來展望。這項研究為提高LMBs能量密度提供了重要的理論和實踐指導。 Yan, D., Yang, H.Y. & Bai, Y. Tactics to optimize conversion-type metal fluoride/sulfide/oxide cathodes toward advanced lithium metal batteries.Nano Res. 16, 8173–8190 (2023).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-023-5427-7
4.Nano Research：磷摻雜提升NiMoO4陽極電子導電性以實現高鋰儲存性能
鋰離子電池（LIBs）中過渡金屬氧化物的固有電導率和動力學反應是當前研究的重要熱點，但也存在一定問題。在此背景下，四川大學郭孝東教授，電子科技大學Qian Liu、孫旭平教授等人通過磷摻雜的方法，成功提出了改善NiMoO4陽極固有電子導電性的策略。他們設計了磷摻雜的NiMoO4納米棒，并通過簡單的水熱法和低溫磷化處理制備了材料。研究結果表明，磷摻雜顯著提高了材料的電子導電性和Li+擴散動力學，使得P-NiMoO4電極表現出優異的電化學性能。這項研究為提高過渡金屬氧化物的電導率以實現高性能LIBs陽極提供了一種有效的途徑。Yue, L., Ma, C., Yan, S. et al. Improving the intrinsic electronic conductivity of NiMoO4 anodes by phosphorous doping for high lithium storage.Nano Res. 15, 186–194 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3455-3
5.Nano Research：鋰金屬電池中利用碳碗誘導Li沉積的研究
鋰（Li）金屬作為高能量電池的理想陽極備受關注，然而其在循環過程中存在枝晶生長和體積膨脹等問題。在此背景下，廈門大學張橋保教授，四川大學何欣教授等人通過N摻雜的碳碗/還原石墨烯（CB@rGO）復合材料的設計，提出了一種高穩定性、無枝晶的Li金屬陽極方案。碳碗主要作為導向劑，在Li鍍覆過程中發揮優秀作用，而具有高導電性和機械穩定性的rGO層則維持了復合材料的完整性。研究結果表明，CB@rGO具有較低的Li金屬成核過電勢（18 mV）、高CE（98％），并且在1 mA·cm?2電流密度下穩定循環超過600次而無明顯電壓波動。這項研究不僅提供了一種優秀的CB@rGO宿主和前鋰化CB@rGO復合陽極電極，還為那些受到嚴重體積膨脹的活性材料設計3D電極帶來了新思路。 Feng, X., Wu, HH., Gao, B. et al. Lithiophilic N-doped carbon bowls induced Li deposition in layered graphene film for advanced lithium metal batteries.Nano Res. 15, 352–360 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3482-0
6.Nano Research：鈣鈦礦太陽能電池界面工程的最新進展
鉛鹵化物鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）由于其出色的性能和低成本制備工藝而備受關注。然而，PSCs的長期穩定性問題一直存在，其中界面工程成為最關鍵的挑戰之一。在此背景下，西南石油大學光伏研究所張萌教授，黃躍龍教授，澳大利亞新南威爾士大學郝曉靜教授等研究人員通過界面工程策略提出了一系列解決方案，以提高PSCs的性能和穩定性。他們的研究聚焦于鈣鈦礦活性層與電荷傳輸層之間的界面修飾，探討了缺陷鈍化、離子遷移抑制、能帶對準優化和形貌控制等方面的關鍵問題。最終，他們得到了一些重要數據支撐：高效穩定的PSCs的實現，以及界面工程在此過程中的重要作用。這項研究為促進鈣鈦礦光伏技術的發展提供了重要的理論和實踐指導。 Yu, W., Sun, X., Xiao, M. et al. Recent advances on interface engineering of perovskite solar cells.Nano Res.15, 85–103 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3488-7
7.Nano Research：生物材料基可穿戴抗濕性TENG的最新進展
摩擦電納米發電機（TENG）因其可以收集高熵能量而成為能源供應領域的研究熱點。然而，可穿戴電子設備對TENG的柔性、耐濕性和低成本要求較高，這是當前面臨的挑戰之一。在這項研究中，中國科學院北京納米能源與納米系統研究所曹霞教授、王中林教授等人通過環保、多功能的小麥淀粉TENG（S-TENG）的設計與制備，提出了一種解決方案。S-TENG具有151.4 V的開路電壓和47.1 μA的短路電流，不僅可驅動電子設備，還可有效收集人體運動和風力產生的能量。此外，S-TENG的輸出在環境濕度增加時并未受到負面影響，反而呈現異常增加，在20% RH–80% RH范圍內還可作為靈敏的自供電濕度傳感器。該研究為大規模制備基于生物材料的多功能TENG，以及自供電傳感和可穿戴設備的實際應用提供了重要進展。 Zheng, N., Xue, J., Jie, Y. et al. Wearable and humidity-resistant biomaterials-based triboelectric nanogenerator for high entropy energy harvesting and self-powered sensing.Nano Res.15, 6213–6219 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4321-7
8.Nano Research：基于聚苯胺/鈦碳化物納米混合物的超高速率超級電容器
超級電容器在高能量密度和增強速率性能方面備受關注。然而，現有材料存在著一些挑戰，例如速率性能不足。在此背景下，南京大學侯文華教授團隊通過自組裝方法成功合成了一維/二維聚苯胺/鈦碳化物（MXene）（PANI/Ti3C2Tx）納米混合物。這種材料展現出極大的比電容、超高的速率性能（從1到100 A·g?1的電容保持率達到67%）以及良好的循環穩定性。通過將PANI/Ti3C2Tx用作正極材料，組裝了1.8 V的水系不對稱超級電容器，其最大能量密度達到50.8 Wh·kg?1（在0.9 kW·kg?1下），功率密度為18 kW·kg?1（在26 Wh·kg?1下）。同時，還制備了一個3.0 V的有機不對稱超級電容器，其超高能量密度為67.2 Wh·kg?1（在1.5 kW·kg?1下），功率密度為30 kW·kg?1（在26.8 Wh·kg?1下）。這項研究不僅提供了對于高效不對稱超級電容器的重要材料設計和性能優化，還為實現高性能能量存儲設備提供了關鍵的技術支持。 Zhou, J.et al. Ultrahigh rate capability of 1D/2D polyaniline/titanium carbide (MXene) nanohybrid for advanced asymmetric supercapacitors.Nano Res.15, 285–295 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3472-2
9.Nano Research：互連N/P共摻雜碳納米籠：高電容電極材料用于能量存儲設備
能量存儲設備（ESDs）中，異原素摻雜的碳材料具有巨大的應用潛力。本研究由安徽工業大學何孝軍教授，濟南大學原長洲教授，北京化工大學邱介山教授等研究者團隊，通過采用納米MgO作為模板、三聚氰胺-植酸超分子聚集體為摻雜劑，成功合成了互連的N/P共摻雜碳納米籠（NP-CNC）。所制備的NP-CNC具備相互連接的納米籠結構，有利于電子傳輸，并擁有豐富的微孔用于離子吸附。同時，NP-CNC中的共摻雜N/P物種提供了活性位點和額外的贗電容。作為對稱超級電容器的電極材料，NP-CNC在0.05 A·g?1時表現出高達435 F·g?1的重量比電容，以及在0.032 A·cm?3時達到274 F·cm?3的體積比電容，且在經過50,000個循環后仍保持96.1%的電容。此外，作為鋅離子混合超級電容器的陰極，NP-CNC展現出令人滿意的能量密度和功率密度，分別為130.6 Wh·kg?1（82.3 Wh·L?1）和14.4 kW·kg?1（9.1 kW·L?1）。這一研究不僅提高了對于高電容電極材料的設計和性能優化的理解，同時為制備高性能ESDs提供了重要的技術支持。 Yang, L., He, X., Wei, Y. et al. Interconnected N/P co-doped carbon nanocage as high capacitance electrode material for energy storage devices.Nano Res. 15, 4068–4075 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-4003-x
10.Nano Research：晶內晶界誘導的缺陷態在分級NiCo-LDH中的作用及對電池式儲能的影響
顆粒邊界被認為是電化學能量存儲材料的有效活性位點，因為其中缺陷富集。然而，由于其獨特的二維晶格結構，層狀雙金屬氫氧化物（LDHs）往往會生長成單晶納米片。以往的研究大部分致力于設計分層結構，以提供更多暴露的電活性位點并加速質量傳輸。鄭州大學邵國勝教授、胡俊華等人展示了一種策略，即在Ni/Co層狀雙金屬氫氧化物（NiCo-LDHs）的片狀結構中引入低角度晶界（LAGB）。這些富缺陷的納米片自組裝成繡球狀球體，進一步構建了中空籠狀結構。Ni2+/Co2+比例在“蝕刻-生長”過程中的協同作用解釋了分級結構和晶界的形成。晶域邊界缺陷還導致了氧空位（Vo）的優先形成。此外，密度泛函理論（DFT）計算表明，Co替代是形成相鄰晶格缺陷的關鍵因素，有助于晶域邊界的形成。制備的電池型法拉第型NiCo-LDH-2電極材料在1 A·g?1的電流密度下顯著提高了比電容，達到了899 C·g?1。NiCo-LDH-2//AC不對稱電容器在1.5 kW·kg?1的功率密度下展現出最大能量密度為101.1 Wh·kg?1。 Ban, J., Wen, X., Lei, H. et al. In-plane grain boundary induced defect state in hierarchical NiCo-LDH and effect on battery-type charge storage.Nano Res. 16, 4908–4916 (2023).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4485-1
11.Nano Research：單原子Fe-N5催化劑用于高性能鋅空氣電池
鋅空氣電池（ZABs）作為一種具有巨大潛力的能源存儲設備，需要創新高效的非貴金屬催化劑。在此研究中，常州大學陳海群教授、何光裕教授等人制備了單原子催化劑（稱為Fe-N-C/rGO SAC），其中具有獨特的五個N配位的Fe（Fe-N5）中心。該催化劑在ZABs中形成了不對稱的電子耗盡區域，有效促進了反應中間體的生成，并加速了氧還原反應（ORR）和氧析出反應（OER）過程。液態ZAB采用Fe-N-C/rGO催化劑表現出極高的能量密度（928.25 Wh·kg?1）、顯著的峰值功率密度（107.12 mW·cm?2）和長循環壽命（400 h）。此外，柔性固態ZAB也表現出優越的可折疊性和循環穩定性。該研究為非貴金屬催化劑驅動的ZAB提供了實驗和理論指導。 Li, L., Chen, YJ., Xing, HR. et al. Single-atom Fe-N5 catalyst for high-performance zinc-air batteries.Nano Res. 15, 8056–8064 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4424-1
12.Nano Research：低溫質子陶瓷燃料電池用高活性和耐久性三重導電復合氣體電極
質子陶瓷燃料電池（PCFCs）由于較小的活化能（Ea）更適合在低溫下運行。然而，PCFC技術在降低溫度下的利用受到耐用和高活性空氣電極的限制。大量基于鈷的氧化物已被開發為PCFCs的空氣電極，因為它們具有較高的氧還原反應（ORR）活性。然而，鈷基氧化物通常具有更大的熱膨脹系數（TECs）和與電解質的熱力學不相容性差的特性，這些特性可能導致電池層離和降解。在這里，江蘇科技大學陳代芬教授，姜姍姍等人合理設計了一種新型含鈷復合陰極材料，其名義組成為Sr4Fe4Co2O13+δ（SFC）。SFC由四方鈣鈦礦相（Sr8Fe8O23+δ，I4/mmm，81 wt.%）和尖晶石相（Co3O4，Fd3?m，19 wt.%）組成。SFC復合陰極表現出超高的氧離子導電性（550 ℃下為0.053 S·cm?1），優異的CO2耐受性和合適的TEC值（17.01 × 10?6 K?1）。SFC具有O2?/e?導電功能，并通過引入質子導電相（BaZr0.2Ce0.7Y0.1O3?δ，BZCY）實現了三重導電（H+/O2?/e?）能力，形成SFC+BZCY（70 wt.%:30 wt.%）。SFC+BZCY復合電極在較低溫度下表現出優異的ORR活性，具有極低的面積比電阻（ASR，550 ℃下為0.677 Ω·cm2），深度峰值功率密度（PPD，550 ℃下為535 mW·cm?2和1.065 V），非常長的耐久性（對稱電池> 500小時，單電池> 350小時）。此外，復合材料具有極低的TEC值（15.96 × 10?6 K?1）。這項研究證明了具有三重導電能力的SFC+BZCY是低溫PCFCs的優秀陰極。 Huang, Q., Jiang, S., Wang, Y. et al. Highly active and durable triple conducting composite air electrode for low-temperature protonic ceramic fuel cells.Nano Res. 16, 9280–9288 (2023). https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-023-5531-3
13.Nano Research：高度暴露的Co-N4活性位于N摻雜類石墨烯層狀多孔碳納米片上，增強可充電鋅空氣電池性能
氧電催化劑在可充電鋅空氣電池中的性能至關重要。然而，設計高效、穩定且成本低的催化劑仍然是一項挑戰。在這項研究中，南京工業大學余能飛、葉季蕾研究員、吳宇平教授，廈門大學孫世剛教授等人開發了一種新型的氧電催化劑：高度暴露的Co-N4活性位于N摻雜類石墨烯層狀多孔碳納米片上。他們通過將原子分散的Co原子錨定在N摻雜的石墨烯狀多孔碳納米片上，形成了Co-N4-C結構。這種催化劑具有優異的電導率、大表面積和三維互連的多孔結構，有效暴露了更多的Co-N4活性位，提高了氧還原反應（ORR）和氧析出反應（OER）的動力學，并減少了擴散阻力。實驗結果表明，該催化劑在液態可充電鋅空氣電池中表現出極高的性能：高達1.51 V的開路電壓，149.3 mW·cm?2的功率密度，以及超過600小時的長期穩定性。此外，該催化劑還在柔性準固態可充電鋅空氣電池中顯示出優異的性能。這一研究為開發高性能、低成本的能量轉換和儲存電催化劑提供了新思路。Yu, N., Chen, H., Kuang, J. et al. Efficient oxygen electrocatalysts with highly-exposed Co-N4 active sites on N-doped graphene-like hierarchically porous carbon nanosheets enhancing the performance of rechargeable Zn-air batteries. Nano Res. 15, 7209–7219 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4382-7
14.Nano Research：利用戊二酮氧化還原中介提高硫的氧化還原動力學：實現高能量密度鋰硫電池
鋰硫（Li-S）電池因其超高理論能量密度（2,600 Wh·kg?1）而被認為是一種有前景的能量存儲系統。然而，硫的緩慢氧化還原動力學一直是Li-S電池面臨的主要挑戰之一。為促進硫的氧化還原動力學，已經提出了氧化還原中介策略，但這些策略在實際高能量密度Li-S電池中的適用性很少被證實。在這項研究中，北京理工大學黃佳琦教授、李博權等人提出了5,7,12,14-戊二酮（PT）作為一種有效的氧化還原中介來促進硫的氧化還原動力學。研究結果表明，采用PT作為氧化還原中介的Li-S電池在實際工作條件下取得了良好的性能表現：在硫載量為4.0 mgS·cm?2和電解質/硫（E/S）比為5 μL·mgS?1的條件下，初始比容量達到了993 mAh·g?1。更重要的是，采用PT中介的實際Li-S軟包電池實現了344 Wh·kg?1的實際初始能量密度，并且在20個循環后仍保持88%的高容量保持率。該研究提出了一種有效的氧化還原中介，并進一步驗證了氧化還原中介策略在實際高能量密度Li-S電池中的應用。
Peng, YQ., Zhao, M., Chen, ZX. et al. Boosting sulfur redox kinetics by a pentacenetetrone redox mediator for high-energy-density lithium-sulfur batteries.Nano Res. 16, 8253–8259 (2023).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4584-z
15.Nano Research：Ce離子和氧缺陷引入V2O5納米帶，用于高效水性鋅離子儲存
水性鋅離子電池（AZIBs）因其成本效益高、環保且可充電而備受關注，并成為能源存儲系統中突出的候選者。然而，AZIBs的進展受到合適且價格合理的陰極材料的限制。在這項研究中，山東大學熊勝林教授、奚寶娟等人通過一步水熱處理實現了Ce離子插層和大量氧缺陷引入（Od-Ce@V2O5），以協同增強電化學性能。通過理論計算結果，Ce離子插層和氧空位的引入增強了V2O5結構的電導率，降低了鋅離子的吸附能，擴大了層間距離，使結構更加穩定，并促進了快速擴散動力學。預期的理想陰極在0.5 A·g?1下具有444 mAh·g?1的可逆容量，并表現出優異的庫侖效率，以及304.9 Wh·kg?1的非凡能量密度。這里提出的策略可能有助于進一步開發具有穩定性能的AZIBs陰極材料。Bao, M., Zhang, Z., An, X. et al. Introducing Ce ions and oxygen defects into V2O5 nanoribbons for efficient aqueous zinc ion storage. Nano Res. 16, 2445–2453 (2023).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4990-2
16.Nano Research：CoTe催化劑嵌入一維-二維氮摻雜碳中，雙向調控鋰硫電池
鋰硫（Li-S）電池因其高能量密度和成本效益而受到廣泛關注。然而，其仍然受到硫陰極的不受控艙內效應和鋰陽極上樹突生長的限制。為了解決上述問題，山東大學熊勝林教授、奚寶娟等人將高導電性的CoTe催化劑精確加載到氮摻雜納米管和石墨烯狀碳（CoTe?NCGs）中，作為雙功能一體化載體。在鋰陽極上，具有優異親鋰性能的CoTe?NCGs有效調節鋰的均勻沉積，并抑制鋰樹突的混亂生長。在硫陰極上，催化鋰多硫化物（LiPSs）的電化學轉化以減輕惡名昭彰的艙內效應。考慮到CoTe?NCGs的雙功能性，組裝的全電池甚至在2 C的高速率下也能穩定循環800次，每個周期的容量衰減率僅為0.05％。在硫負載高、電解液貧乏（低電解液與硫的比率，E/S = 4.2）和負/正電容比（N/P = 1.6:1）低的條件下，50個周期后的面積容量為6.0 mAh·cm?2。Li, B., Wang, P., Xi, B. et al. In-situ embedding CoTe catalyst into 1D–2D nitrogen-doped carbon to didirectionally regulate lithium-sulfur batteries.Nano Res. 15, 8972–8982 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4537-6
17.Nano Research：具有超大層間距的二維共價有機框架作為鋰離子電池高倍率陽極材料
共價有機框架（COFs）一直被廣泛研究用于能源存儲系統。然而，現有的COF基陽極材料存在著氧化還原活性位點利用率低和離子/電子傳輸緩慢等問題。因此，如何獲得具有快速離子/電子傳輸和優異倍率性能的COF基陽極材料成為了一個挑戰。在這項研究中，南開大學陳永勝教授團隊設計并合成了一種具有超大層間距的哌嗪-對苯二甲醛（PA-TA）COF作為高倍率鋰離子電池陽極材料。該COF具有獨特的分子結構，通過合理的分子設計擴大了其層間距，從而實現了優異的倍率和循環性能。經過400次循環后，其特定容量仍保持在543 mAh·g?1，而在5.0 A·g?1的高電流密度下仍能保持207 mAh·g?1的特定容量。這項研究為開發高倍率鋰離子電池電極材料提供了新的思路和方法。Wu, M., Zhao, Y., Zhang, H. et al. A 2D covalent organic framework with ultra-large interlayer distance as high-rate anode material for lithium-ion batteries.Nano Res. 15, 9779–9784 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3950-6
18.Nano Research：離子擴散誘導的雙層摻雜策略實現穩定高效的鈣鈦礦太陽能電池
鈣鈦礦層、電子傳輸層（ETL）及其界面與載流子傳輸和提取密切相關，對電流密度具有顯著影響。因此，功能層電學性能不佳對于最大化鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的熱力學電流密度潛力構成了嚴重挑戰。在這項研究中，重慶大學臧志剛教授、陳江照教授等人報道了一種離子擴散誘導的雙層摻雜策略，用于實現高效穩定的PSCs，其中直接將LiOH添加到SnO2膠體分散液中。發現少量Li+離子保留在ETL和摻雜的SnO2中，而大量Li+離子擴散到SnO2/鈣鈦礦界面以及鈣鈦礦層，并形成梯度濃度分布。Li+離子摻雜賦予鈣鈦礦和SnO2層改善的電學性能，有助于促進載流子傳輸和提取。此外，摻雜后鈣鈦礦膜的結晶度和晶粒尺寸也得到提高。摻雜的器件在改善環境穩定性的同時，實現更高的光電轉換效率（PCE），達到21.31%，而對照器件的PCE為19.26%。這項工作展示了一種簡單有效的離子擴散誘導的化學摻雜策略，推動了鈣鈦礦光伏技術的發展。Zhuang, Q., Wang, H., Zhang, C. et al. Ion diffusion-induced double layer doping toward stable and efficient perovskite solar cells.Nano Res. 15, 5114–5122 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4135-7
19.Nano Research：柔性準固態鈉離子全電池：超長循環壽命、高能量密度和高速率性能
彎曲的電源具有高性能、顯著的柔韌性和提高的安全性，在可穿戴電子設備領域引起了越來越多的關注。然而，仍然存在許多重大挑戰，特別是設計和制造具有優異電化學性能的柔性電極，并將它們與安全可靠的電解質匹配。在這項研究中，東北師范大學吳興隆教授團隊提出并研究了一種用于制備柔性電極的簡便方法，該方法利用商業棉布衍生的碳布作為陰極的基板和柔性陽極。通過在柔性碳布（FCC）上高效涂覆Na3V2(PO4)2O2F (NVPOF)，制備了具有高導電性和優異柔韌性的有望陰極（NVPOF@FCC），它展現出顯著的電化學性能和大大改善的反應動力學。更重要的是，通過在先進的NVPOF@FCC陰極和FCC陽極之間夾層P(VDF-HFP)-NaClO4凝膠聚合物電解質膜，可行地組裝了一種新型的柔性準固態鈉離子全電池（QSFB）。并且在柔性袋式電池中進一步評估了QSFBs，不僅在循環穩定性和高速率性能方面展現出優異的能量存儲性能，還具有令人印象深刻的柔韌性和安全性。這項工作為柔性電極的設計提供了可行有效的策略，為實用和可持續柔性電池的發展鋪平了道路。Zhao, CD., Guo, JZ., Gu, ZY. et al. Flexible quasi-solid-state sodium-ion full battery with ultralong cycle life, high energy density and high-rate capability. Nano Res. 15, 925–932 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3577-7
20.Nano Research：表面能演變誘導的納米自組裝氟磷酸鹽陰極材料，用于高倍率和穩定鈉離子電池
在材料科學與工程領域，對形狀和晶體取向的控制仍然是一個巨大的挑戰。在這項研究中，東北師范大學吳興隆教授、華北科技學院李波等人實現了Na3V2(PO4)2F3 (NVPF)材料的納米自組裝形態調整，通過部分用異價的Mn2+取代V3+，基于表面能的演變。高分辨透射電子顯微鏡結合密度泛函理論揭示了晶體生長方向和表面能演變，是誘導NVPF不同形狀和大小的納米自組裝的主要因素。此外，具有二維納米片結構的NVPF (NVPF-NS) 在超高速率下展現出最佳的倍率性能，具有68 mAh·g?1的比容量，并且在1 C下，循環穩定性表現出80.7%的容量保持率，在1,000次循環后。更重要的是，當與Se@還原石墨烯（rGO）陽極匹配時，NVPF-NS//Se@rGO鈉離子全電池顯示出顯著的長期穩定性，在0.5 C和?25 °C條件下經過500次循環后，容量保持率高達93.8%。因此，實驗和理論計算結果表明，NVPF-NS表現出如此出色的性能，主要歸因于其固有的晶體結構和{001}晶面的優先取向生長。這項工作將為發展先進鈉離子電池中高性能陰極材料的新型建筑設計策略提供啟示。Gu, ZY., Heng, YL., Guo, JZ. et al. Nano self-assembly of fluorophosphate cathode induced by surface energy evolution towards high-rate and stable sodium-ion batteries. Nano Res. 16, 439–448 (2023).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4687-6
