溫馨提示：本次週報包含24篇文獻，預計閱讀時間30 min，大家挑感興趣的關注。
1. 南京工業大學Guan Wu Angew. Chem. Int. Ed.：磁熱微流體輔助合成的分層超細纖維用於超高能量密度超級電容器
具有有序多孔骨架和高電荷轉移的化學結構對纖維狀超級電容器（FSCs）具有重要意義。然而，由於緊密的纖維中的離子動力學擴散和儲存緩慢，實現高能量密度仍然是一個挑戰。在這裡，本文提出了一種創新的磁熱微流控方法來有效地設計多層碳多面體/多孔石墨烯（CP/HG）核殼超細纖維。由於高磁熱刻蝕和微流控反應，CP/HG纖維保持了開放的內連接離子通道、大的比表面積和中等的氮活性位點，促進了離子的快速遷移和調節。CP/HG-FSCs具有806μWh cm-2的超高能量密度和2760 mF cm-2的大面積電容。更重要的是，一個集成了基於芯片的FSCs的真正的自我動力耐力應用程序被設計來深入驅動電動汽車和步行機器人的持久運動。
標題：Magnetothermal Microfluidic‐Assisted Hierarchical Microfibers for Ultra‐High Energy Density Supercapacitors
原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202000951
2. 中科院瀋陽金屬研究所李峰，倫敦大學Ivan P. Parkin，郭正曉 Nat. Energy：調整石墨烯層壓膜的層間距以實現緻密電容儲能
超級電容器在小型化電子和電動汽車上顯示出非凡的前景，但通常受到體積性能相當低的電極的限制，這主要是由於電荷存儲中的孔隙利用率低。在此，本文設計了一種具有高孔道利用率的獨立石墨烯層膜電極，用於緊湊型電容儲能。這種薄膜的層間距可以精確調整，從而實現可調的孔隙率。通過系統地調整電解質離子的孔徑，可以最佳地利用孔隙，從而使容量電容最大化。因此，所製備的超級電容器在離子液體電解質中提供88.1 Wh L−1的堆積體積能量密度，這是朝著緊湊型儲能方向優化孔隙率的一個關鍵突破。此外，將優化後的薄膜電極組裝成一個基於離子凝膠的全固態柔性智能器件，具有多種可選輸出和優越的穩定性，在實際應用中顯示出作為便攜式電源的巨大潛力。
標題：Tuning the interlayer spacing of graphene laminate filmsfor efficient pore utilization towards compact capacitive energy storage
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41560-020-0560-6
3. 清華大學張強 Adv. Mater.：增強高性能鋅-空氣電池界面電催化反應的不對稱空氣陰極設計 可充電鋅空氣電池（ZAB）具有能量密度高、水電解液安全等優點，是一種很有發展前途的儲能技術，但其性能存在明顯的瓶頸。通常，陰極反應只發生在多相界面，電催化活性中心可以有效地參與氧化還原反應。在傳統的空氣陰極中，氣體擴散層（GDL）表面的二維多相界面不可避免地導致活性中心數量不足和界面接觸不良，導致反應動力學緩慢。為了解決這一問題，提出了一種三維多相界面策略，將反應界面擴展到GDL內部。在此基礎上，設計了一種不對稱的空氣陰極，以增加活性中心，加速傳質，併產生動態穩定的反應界面。利用NiFe層狀雙氫氧化物電催化劑，基於非對稱陰極的ZABs可提供小的充放電電壓間隙（5.0mA cm-2時為0.81 v）、高功率密度和穩定的循環性能（超過2000次循環）。這種三維反應界面策略為提高空氣陰極動力學提供了一種可行的方法，並進一步啟發了多相電化學反應能量器件的電極設計。
標題：Asymmetric Air Cathode Design for Enhanced Interfacial Electrocatalytic Reactions in High‐Performance Zinc–Air Batteries
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201908488
4. 合肥工業大學吳玉程、崔接武，中科大徐銅文，萊斯大學Pulickel M. Ajayan Nat. Commun.：一種溶劑輔助配體交換的方法使金屬-有機框架具有多樣和複雜的結構
與無機晶體不同的是，金屬-有機框架並沒有一個完善的納米結構庫，建立它們適當多樣和複雜的結構仍然是一個重大挑戰。在這裡，本文展示了一種通過溶劑輔助配體交換方法控制金屬-有機骨架結構的一般途徑。成功製備了13種不同類型的金屬有機骨架結構 。為了證明這一概念的應用，將所得的金屬-有機骨架材料作為合成納米多孔炭的前驅體，研究了它們的電化學Na+存儲性能。由於其獨特的結構，由雙殼ZnCo雙金屬沸石咪唑酸酯骨架納米管制備的一維納米多孔碳具有較高的比容量、優異的倍率性能和循環穩定性。該研究為可控制備設計良好的金屬有機骨架結構及其衍生物提供了途徑，這將進一步拓寬金屬有機骨架材料的應用前景。
標題：A solvent-assisted ligand exchange approach enables metal-organic frameworks with diverse and complex architectures
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-14671-9
5. 成均館大學Ho Seok Park ACS Energy Lett.：用於混合儲能全電池的雙鹽水凝膠電解質水溶液中的多價氧化還原化學
為了克服電化學電容器能量密度低的缺點，人們對大容量電極材料進行了研究，但在電荷存儲容量與動力學、效率或穩定性之間進行權衡時，仍然存在一些問題。在這裡，本文使用在雙鹽（WIBS）浸泡的聚丙烯酸水凝膠電解質，描述了用於混合儲能全電池高功率和高能量效率的多價硫氧化還原化學，其中氮摻雜的納米多孔碳/納米硫（N-NC/nS）和鋰錳氧化物分別被配置成負電極和正電極。通過表面氧化還原容量對總容量、低活化能、高交換電流密度和快速電荷轉移的重要貢獻，證實了N-NC/nS由於其多孔性、納米尺度的限制和水凝膠的高離子導電性而實現了快捷的表面氧化還原動力學。整個電池提供15.7kW kg-1的電容式高功率密度，30.1 Wh kg-1的能量密度，在2000次循環中能量保持率為78.7%，能量效率為98%。
標題：Facile Multivalent Redox Chemistries in Water-in-Bisalt Hydrogel Electrolytes for Hybrid Energy Storage Full Cells
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00059
6. 迪肯大學Cristina Pozo-Gonzalo，西班牙替代能源合作研究中心Nagore Ortiz-Vitoriano ACSEnergy Lett.：混合電解液促進Na-O2電池高均相超氧化物鈉的生長
儲能是現代社會面臨的一個重大挑戰，電池是目前流行的技術選擇。在這領域，鈉氧電池（Na-O2）由於具有較高的理論能量密度，而能夠應對這個挑戰。為了便於使用，電解質的發展對於克服由於該技術獨特的化學性質而產生的某些限制至關重要，特別是與超氧化物物種的穩定性有關的限制。在這項研究中，研究者已經證明了選擇合適的電解液以促進放電產物的高度均勻分佈和最小化不良反應產物的形成的重要性。吡咯烷基離子液體與二聚體的結合能顯著改變電池的性能。採用實驗和模擬相結合的方法，研究了鈉離子濃度、二聚體和正丁基正甲基吡咯烷雙（三氟甲基磺酰）酰亞胺[C4mpyr][TFSI]用量對Na-O2電池性能的影響。
標題：Highly homogeneous sodium superoxide growth in Na-O2 batteries enabled by a hybrid electrolyte
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00081
7. 美國SLAC國家加速器實驗室William C. Chueh；MIT Richard D. Braatz；斯坦福大學Stefano Ermon Nature：具有機器學習功能的電池快速充電協議的閉環優化
在長週期實驗中同時優化許多設計參數會導致科學研究和工程應用的瓶頸。例如電池製造和操作中對鋰離子電池材料選擇的過程和控制優化。一個主要的目標是最大限度地延長電池壽命。但是，即使進行單個實驗來評估壽命，也可能需要數月甚至數年。此外，較大的參數調節空間和較高的採樣差異性都需要進行大量的實驗。因此，關鍵的挑戰是減少實驗次數和實驗週期。在這裡，研究人員開發並演示了一種機器學習方法，可以有效地優化參數調節空間，以指定六步過程，十分鐘快速充電協議的電流和電壓曲線，以最大化電池循環壽命，從而減輕電動汽車用戶的航程焦慮。研究者結合了兩個關鍵要素來降低優化成本：一個早期預測模型（通過使用前幾個循環的數據預測最終循環壽命來減少每個實驗的時間），以及一個貝葉斯優化算法（該算法可以減少優化次數）。通過平衡探索和開發來進行實驗，以有效地探測充電協議的參數調節空間。使用這種方法，可以在16天之內快速確定224個候選對象的長壽命充電協議（相比之下，在沒有提前預測的前提下使用詳盡搜索需要超過500天），隨後驗證了優化方法的準確性和高效性。閉環方法自動結合了來自過去實驗的反饋，併為將來的決策提供依據，可推廣到電池設計的其他應用中，更廣泛地涉及具有時間密集型實驗和多維設計空間的其他科學領域。
標題：Closed-loop optimization of fast-charging protocols for batterie swith machine learning
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-1994-5
8. 悉尼科技大學汪國秀教授Angew. Chem. Int. Ed.：高能鋰離子電池層狀富鋰正極材料的再生反應機理 層狀富鋰正極材料因其較高的理論比容量（320-350 mAh g-1）而引起了廣泛的關注。然而，較差的循環穩定性和緩慢的反應動力學阻礙了它們的實際應用。經過多年的沉寂，人們有望恢復層狀富鋰正極材料的開發，以解決我們對高能量密度鋰離子電池日益增長的依賴性。
在此，作者回顧了層狀富鋰錳基正極材料的最新研究進展以及對結構表徵和反應機理的深入理解。並全面總結了可能的過渡金屬陽離子的氧化還原反應和氧的陰離子氧化還原反應的反應機理。最後討論了下一代鋰離子電池層狀富鋰錳基正極材料的未來發展面臨的機遇和挑戰。
標題：Reviving Reaction Mechanism of Layered Lithium‐Rich Cathode Materials for High‐Energy Lithium‐Ion Battery
原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202000262
9. 香港城市大學Qi Liu；廣東工業大學Cheng Chao Li Adv. Mater. ：基於互連的隧道結構實現超高倍率和高安全性的鋰離子鈮鎢氧化物存儲
開發先進的高倍率電極材料一直是下一代鋰離子電池的關鍵方面。常規的納米結構化策略可以提高材料的倍率性能，但不可避免地會導致體積能量密度，成本，安全性等方面的折衷。在此，基於一種簡便且可擴展的溶液燃燒方法，將微米級Nb14W3O44合成為穩固的高倍率負極材料。像差校正的掃描透射電子顯微鏡揭示了在高度結晶的Nb14W3O44中存在開放且相互連接的隧道，這確保了即使在微米尺寸顆粒內的鋰離子擴散也很容易。原位高能同步加速X射線衍射分析、X射線吸收近邊結構分析，結合拉曼光譜和計算模擬清楚地表明，由於低勢壘鋰離子的嵌入，在NWO框架中發生了可逆的陽離子氧化還原過程的單相固溶反應。因此，微米尺寸的Nb14W3O44表現出耐用且超高倍率的能力，即4000次循環後在10 C時約為≈130mAh g-1。最重要的是，微尺寸Nb14W3O44負極結合了高安全性LiFePO4正極的全電池，證明了其最高的實用性。這樣的電池具有超過1000個循環的長循環壽命和增強的熱穩定性，這優於目前的商用負極（如Li4Ti5O12）。
標題：Achieving Ultrahigh‐Rate and High‐Safety Li+ Storage Based on Interconnected Tunnel Structure in Micro‐Size Niobium Tungsten Oxides
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905295
10. 復旦大學特殊材料與技術研究所MingxinYe, Jianfeng Shen Adv.Mater.：通過聚焦離子束得到圖案化的納米超級電容器：最小尺寸和超高性能
微電子系統技術的進步使得能量存儲設備的開發和小型化成為必要。超級電容器是微電子系統中電池的重要補充。進一步縮小微型超級電容器的尺寸具有挑戰性。在這裡，通過聚焦離子束技術製備的晶體管式納米電極製備納米超級電容器（NSC），證明了一種新的策略可以突破微型超級電容器的分辨率極限。納米超級電容器尺寸的最小化導致電容的大幅增加，具有9.52 mF cm-2的高面積電容和18700 F cm-3的體積電容，遠遠優於其他已報道的工作。事實證明，減小尺寸和縮小納米電極之間的物理間隔是增強電容性能的最關鍵因素，並發現了具有顯著的非法拉第雙層電容的新電荷存儲機制，這是由於納米級相當大的內部電場力而存在的。這裡顯示的策略和數據闡明瞭在性能上柔性的晶體管型納米超級電容器的設計和製造可與先進的超級電容器相媲美。
標題：FIB‐Patterned Nano‐Supercapacitors:Minimized Size with Ultrahigh Performances
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201908072
11. 加利福尼亞大學聖地亞哥分校材料科學與工程計劃和機械與航空航天工程系James Friend Adv. Mater. ：通過表面聲波驅動的電解質流實現對鋰金屬電池的快速充電
由於在充電過程中電解質中的離子消耗梯度嚴重，鋰金屬電極會迅速形成孔隙，枝晶和死鋰，進而會導致性能下降，並且常常會引起電池嚴重的故障。
有趣的是，集成一個小型的100 MHz表面聲波器件（SAW）就可以解決此問題。該器件在充電過程中提供聲速的電解液流動，可實現密集的鋰電鍍，並避免了孔隙和枝晶。與SAW集成的鋰電池在市售的碳酸鹽電解質中的最大工作電流為6 mA cm-2。省略SAW會導致在2 mA cm-2的電流下就產生短路。使用SAW循環時，鋰的沉積沒有形成枝晶，並且接近理論密度。在Li || LFP（LiFePO4）電池中使用厚度為245 µm的鋰負極時，引入SAW可使未循環的鋰從145 µm增至225µm，從而將鋰消耗量從41％降低至僅8％。這裡提供了一個密閉的模型來解釋這種現象，並將這種與化學無關的方法集成到電池中。
標題：Enabling Rapid Charging Lithium Metal Batteries via Surface Acoustic Wave‐Driven Electrolyte Flow
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201907516
12. 大連理工大學化工學院精細化工國家重點實驗室，遼寧能源材料與化學工程遼寧重點實驗室Chang Yu；大連理工大學激光，離子和電子束材料改性教育部重點實驗室Si Zhou；斯坦福同步加速器輻射光源，SLAC國家加速器實驗室Yijin Liu；大連理工大學化工學院精細化工國家重點實驗室Jieshan Qiu Joule：原位揭示動態重組鎳鈷碳酸鹽氫氧化物的高效能量存儲
過渡金屬碳酸鹽氫氧化物（CH）已被廣泛研究證明可用於高倍率能量存儲的電池型電極。但是，在實際操作條件下其真正的活性位點仍然難以捉摸。在這裡，藉助X射線吸收光譜，研究人員展示了循環時CH電極的局部電子和幾何結構的動態演變。結果表明，在循環伏安法（CV）循環的初期，不可逆的鈷陽離子在鎳鈷 CH納米線中引起相變，從而形成富氧空位的NiCo層狀雙氫氧化物（LDH）納米片，並具有出色的高倍率儲能能力。理論建模表明，不飽和的5-配位的鈷位點表現出最佳的氧化還原反應能壘，並極大地提高了性能。這些發現不僅闡明瞭鈷基碳酸鹽氫氧化物在操作條件下的電化學活性，而且突顯了合理設計高性能電極的電化學配位工程策略。
標題：Operando Revealing Dynamic Reconstruction of NiCo Carbonate Hydroxide for High-Rate Energy Storage
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435120300489
13. 化學與納米科學中心國家可再生能源實驗室Kai Zhu, 北伊利諾伊大學化學與生物化學系Tao Xu Nature: 鈣鈦礦太陽能電池器件上的鉛隔離
鈣鈦礦太陽能電池作為一種新興的高效、低成本的光伏技術，在走向商業化的道路上仍然面臨著障礙。目前，器件穩定性方面已經有了很大的改進，但鉛毒性和從器件中浸出的潛在問題仍然沒有得到相應的解決。當使用鈣鈦礦太陽能電池進行建築集成光伏發電時，鉛的潛在洩漏可能被視為一種環境和公共衛生風險。在這裡，
研究者提出了一種化學方法，用於隔離器件上96%以上由嚴重設備損壞引起的鉛洩漏。一層吸鉛材料被塗在設備堆棧的前後兩側。在前面的透明導電電極的玻璃一側，研究者使用了一種透明的吸鉛分子膜，該分子膜含有與鉛緊密結合的膦酸基團。在背面(金屬)電極一側，在金屬電極和標準光伏封裝膜之間放置一種混合了鉛螯合劑的聚合物膜。兩側吸鉛膜遇水浸泡後膨脹吸收而不溶解，結構完整，損傷後易收集鉛。
標題：On-device lead sequestration for perovskite solar cells
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2001-x
14. 瑞士洛桑聯邦理工學院MichaelGrätzel，YuHang Liu，天津大學Xianggao Li Adv. Mater.: 量身定製的兩親分子製備出光電轉化效率23.5%的穩定鈣鈦礦太陽能電池
界面缺陷的鈍化是實現高效，穩定的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的有效手段。然而，當前用於減輕此類缺陷的大多數分子調節劑在鈣鈦礦與電荷收集層的界面處形成導電不良的聚集體，從而阻礙了光生載流子的提取。在這裡，提出了一種新型的鈍化劑，即4-叔丁基-苄基碘化銨（tBBAI），該鈍化劑具有大位阻的叔丁基基團可防止空間排斥引起的不利聚集。發現用tBBAI進行簡單的表面處理可顯著加速電荷從鈣鈦礦中提取到spiro-OMeTAD空穴傳輸劑中，同時阻止了非輻射電荷複合。這將鈣鈦礦光電轉化效率（PCE）從≈20％提高到23.5％，更加重要的是，tBBAI處理將填充因子從0.75提高到0.82的極高值。叔丁基還提供了疏水性保護傘，可保護鈣鈦礦膜免受周圍水分的侵蝕。此外，在連續模擬太陽輻射，最大功率點跟蹤下，全日照500小時後，PSC表現出優異的穩定性，可保留其初始PCE的95％以上。
標題：Tailored Amphiphilic Molecular Mitigators for Stable Perovskite Solar Cells with 23.5% Efficiency
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201907757
15. 耶路撒冷希伯來大學Lioz Etgar, Danny Porath Adv. Mater.: 利用導電原子力顯微鏡研究單個銫、鉛、鹵化鈣鈦礦納米線的電特性
鈣鈦礦納米結構近年來因其在光電、發光二極管、納米激光等領域的廣泛應用而備受關注。這些用途依賴於這些納米結構的導電性能。然而，單個薄鈣鈦礦納米線的電特性尚未見報道。在這裡，
使用導電原子力顯微鏡表徵了個別銫鉛鹵化納米線。只含有溴的納米線和含有溴和碘混合物的納米線的電導率存在明顯差異。這種差異是由於摻雜了碘化溴化物的納米線具有更高的晶體缺陷密度、更深的陷阱態和更高的固有電導率。
標題：Electrical Characterization of Individual Cesium Lead Halide Perovskite Nanowires Using Conductive AFM
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201907812
鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池有望推動市場領先的晶體硅技術超越其理論極限，同時保持低製造成本。通過低成本的溶液處理來製造鈣鈦礦頂部電池的可能性可能會降低光伏發電的能源成本，使其朝著電網平價里程碑的方向發展。鈣鈦礦太陽能電池直接在高效非晶/晶硅異質結電池的紋理前表面的溶液處理是主要的瓶頸。研究者利用簡單的兩端機械堆垛的亞電池幫助實現高性能的光伏器件。其關鍵的優點是可以在耦合之前獨立地製造每個亞晶胞。展望未來，鈣鈦礦太陽能電池的性能改進和升級，以及電子元件鍵合方法的背景知識，使該結果有助於驅動經濟可行的鈣鈦礦/硅串聯PVs。
標題：Mechanically Stacked, Two-Terminal Graphene-Based Perovskite/Silicon Tandem Solar Cell with Efficiency over 26%
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435120300453
17. 韓國高等科學技術學院Taek-Soo Kim, 暨南大學Lintao Hou, 蔚山國家科學技術研究院ChangdukYang, 香港科技大學He Yan Joule: 來自具有異質橋接原子的窄帶隙受體的機械堅固的全聚合物太陽能電池
全聚合物太陽能電池具有獨特的形態穩定性和機械魯棒性，具有廣闊的實際應用前景。研究表明，橋聯原子可以微調光電材料的光電特性。然而，目前還沒有關於聚合物受體的橋聯原子如何影響分子特性和活性層形態的報道。在此，研究者開發了具有不同橋接原子(C、Si、Ge)的聚合物受體，發現橋接原子對分子吸收、電子遷移率以及活性層的形態和機械魯棒性有顯著影響。結果表明，基於硅橋的PF2-DTSi的活性層具有良好的機械魯棒性，相關的剛柔all-PSCs分別達到了10.77%和6.37%的PCEs。這項工作為通過優化全PSCs的橋聯原子來開發高效的聚合物受體提供了一個有用的策略。
標題：Mechanically Robust All-Polymer Solar Cells from Narrow Band Gap Acceptors with Hetero-Bridging Atoms
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435120300441
18. 加利福尼亞大學,勞倫斯伯克利國家實驗室Ali Javey ACS Energy Lett.：晶體硅太陽能電池的聚合電子選擇性接觸，效率超過19%
載流子選擇性接觸已經成為高效晶硅(c-Si)光電的重要發展方向。在所提出的接觸材料中，與典型的真空沉積技術相比，有機材料可以提供簡化和低成本的處理。在這裡，支化聚乙烯亞胺(b-PEI)被用作c-Si太陽能電池的電子傳輸層(ETL)。b-PEI夾層在c-Si(n) 和Al之間的摻入導致較低的接觸電阻率24 mΩ/cm2。集成了b-PEI的硅異質結太陽能電池實現了19.4%的功率轉換效率，提高了有機ETL的c-Si太陽能電池的基準效率。這種電子選擇性的b-PEI是由於其路易斯鹼度，即供電子能力，促進了c-Si表面電子輸運的良好能帶彎曲。此外，其他幾種路易斯基聚合物在有機/c-Si混合器件中表現出高效的ETLs，這表明路易斯鹼度可以作為未來有機ETLs設計的指導方針。
標題：Polymeric Electron-Selective Contact for Crystalline Silicon Solar Cells with an Efficiency Exceeding 19%
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00110
19. 愛爾蘭國立大學Alexander J. Cowan & Pau Farràs等Nat. Energy: 低級含鹽地表水電解
由太陽能、海洋、地熱和風能等可再生能源提供動力，通過水電解生產可儲存的氫燃料為實現能源可持續性提供了一條有希望的途徑。然而，最先進的電解需要相關工藝的支持，例如水源的脫鹽，脫鹽水的進一步純化以及水的運輸，這通常會增加財務和能源成本。避免這些操作的一種策略是開發能夠直接使用不純淨水的電解槽。研究者們綜述了使用低級鹽水和鹽水進行水電解的電極材料/催化劑的最新進展，與飲用水相比，低級鹽水和鹽水在世界範圍內資源豐富得多。研究者們解決了電解槽設計中的相關挑戰，並討論了在存在金屬離子、氯化物和生物有機體等常見雜質的情況下，可能產生高活性和高選擇性水電解材料的未來潛在方法。
標題：Electrolysis of low-grade and saline surface water
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41560-020-0550-8
20. 澳大利亞伍倫貢大學Hua-Kun Liu & Shi-Xue Dou等Nat. Commun.: 鈉離子電池用富鈉菱形普魯士藍的可逆結構演變
鐵基普魯士藍類似物有望成為低成本且易於製備的鈉離子電池正極材料。它們的材料質量和電化學性能在很大程度上取決於沉澱過程。研究者們報道了一種可控沉澱法合成用於鈉離子存儲的高性能普魯士藍。對高結晶普魯士藍微立方體的成核和演化過程的表徵揭示了具有高初始庫侖效率、優良的倍率性能和循環性能的菱形結構。通過同步加速器原位粉末X射線衍射研究了所製備材料中的相變，該相變顯示出鈉離子（去離子）插層時菱面體、立方和四方結構之間發生過了高度可逆的結構轉變。而且，來自大規模合成過程的普魯士藍材料在超過1000次的袋裝全電池中顯示出穩定的循環性能。
標題：Reversible structural evolution of sodium-rich rhombohedral Prussian blue for sodium-ion batteries
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-14444-4
21. 復旦大學Zhuo Wang & Yonggang Wang等Nat. Commun.: 有機/無機電極基水合氫離子電池
氫離子電池由於其成本效益和可持續性優點而被視為下一代電源中最有前途的能源技術之一。研究者們提出了一種基於酸性電解液中的有機pyr-4,5,9,10-四酮陽極和無機MnO2@石墨氈陰極的水合氫離子電池。其操作包括在陽極上的醌/對苯二酚氧化還原反應和在陰極上的MnO2/Mn2+轉化反應，以及H3O+在兩個電極之間的轉移。獨特的運行機制為這種水合氫離子電池提供了高達132.6 Wh kg-1的能量密度和30.8 kW kg-1的超級電容器可比功率密度，以及超過5000次循環的長期循環壽命。此外，令人驚訝的是，即使在-40°C下使用冷凍的電解質，這種水合氫離子電池也能很好地工作，並且在–70°C下仍具有優異的倍率性能和循環穩定性。
標題：An organic/inorganic electrode-based hydronium-ionbattery
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-14748-5
22. 廈門大學Yong Yang、加拿大西安大略大學孫學良教授等Mater.Today: 固態鋰電池研究的高級表徵技術
在過去的十年中，由於開發可提供更安全和長期性能的新一代可充電鋰電池的可行性，固態電池在電池界引起了廣泛的關注。但是，在將該新技術投入商業使用之前，仍然需要克服許多科學和技術挑戰和困難。先進的表徵技術為研究固態電池中這些複雜而難以捉摸的化學/物理過程提供了強大的工具。近十年來，研究人員探索了許多複雜的非原位和原位技術，例如同步加速器X射線技術，固態NMR技術，中子散射技術等，以探究固態電池的潛在機理，該文綜述了這三種表徵技術在固體電池研究中的最新進展。
標題：Advanced characterization techniques for solid state lithium battery research
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369702120300353
23. 江蘇大學許暉教授、東吳大學Jun Zhong等ACS Energy Lett.: X射線吸收光譜法瞭解光電化學水氧化
基於同步輻射的X射線吸收光譜法（XAS）由於具有探測光電電極電子結構變化的獨特能力，已被證明是一種強大而有效的表徵工具，可以全面而深入地瞭解光電化學（PEC）水的分解過程。研究者們介紹了近年來同步加速器XAS技術在研究赤鐵礦和其他常用光陽極方面的最新進展。通過專注於XAS在識別化學成分和探索各種光陽極的工作機制方面所發揮的獨特而強大的作用，研究者們將對XAS技術如何指導高效光陽極的設計和光解水制氫研究壓電陶瓷的進一步發展做出貢獻。總體而言，該綜述還有望激發PEC界更多的興趣，以利用XAS促進其研究。
標題：Understanding Photoelectrochemical Water Oxidationwith X-ray Absorption Spectroscopy
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02757
24. 美國範德堡大學Kelsey B. Hatzell等ACS Energy Lett.:固態電池鋰金屬陽極面臨的挑戰
在這篇綜述中，研究者們重點介紹了與固態電池中鋰金屬陽極集成相關的最新進展和挑戰。儘管先前的報道表明固體電解質可能不能滲透鋰金屬，但是在各種電解質組成和循環條件下，這一假設已被證明是錯誤的。在這裡，研究者們描述了無機和有機固體電解質中鋰長絲生長和相間形成的機理的起源和重要性。結合真實和相互空間成像和建模的多模態技術對於充分了解這些埋藏界面處的非平衡動力學是必不可少的。目前，大多數關於固體電解質界面上鋰電極動力學的研究都是以對稱的鋰鋰構型完成的。為了充分了解鋰金屬陽極帶來的挑戰和機遇，必須進行全電池實驗。最後，操作條件對固態電池的影響在很大程度上是未知的，與壓力、幾何形狀和磨合機制有關。
標題：Challenges in lithium metal anodes for solid statebatteries
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02668
閱讀更多 研之成理 的文章
