思路不清晰,加點石墨烯。投稿不順暢,塗點鈣鈦礦!

《ACS Nano》最近真的剛,先來回顧前面兩篇重量級學術碰撞:

1.《Science》論文疑存在重大誤導!王中林院士團隊發文質疑:撓曲電光伏效應能提高太陽能電池的效率?非也!

2.國際頂刊:研究表明在石墨烯中摻雜鳥糞能夠有效提高電催化活性!有人發聲了!二維材料作電極,經得起推敲嗎?

近幾年來,石墨烯、二硫化鉬、MXene等二維材料異常火爆,換個材料就是一篇文章,翻來覆去發論文!幾乎什麼研究都加點“2D材料”!網傳一種說法“思路不清晰,加點石墨烯。投稿不順暢?塗點鈣鈦礦!若問啥意義?盤古開天地!”在電化學能量存儲領域研究最為廣泛,小編隨手在“google學術”上檢索“2D”和“electrodes”,就有成千上萬篇的相關研究。

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二維材料在儲能領域通常用作導電添加劑、隔離材料,甚至活性材料,用於鋰離子電池、鈉離子電池。大量的研究表明:2D材料顯示出了極高的比容量。針對這一跟風現象,最近,都柏林聖三一大學的Jonathan N. Coleman團隊調查了59篇論文,並進行統計研究,發現其中53篇聲稱基於2D材料的電極具有優異的倍率性能,比例高達89.8%。然而,作者通過三個參數:低倍率比容量(QM)、充/放電時間常數(τ)和高的倍率指數(n),用於評估倍率性能。通過統計分析發現,基於2D材料電極的倍率性能明顯比非2D材料的更差。利用機理模型,發現兩者的主要區別在於電解質內部的液體擴散。此外,2D材料的高縱橫比會極大降低離子遷移率,從而極大增加液體擴散時間,進而顯著降低倍率性能,尤其是較厚的電極。相關論文以“The Rate Performance of Two-Dimensional Material-Based Battery Electrodes May Not Be as Good as Commonly Believed”為題,發表在《ACS Nano》,第一作者為Tian Ruiyuan。

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作者調研了59篇發表在Nature Nanotechnology(IF:33.4)、Energy & Environmental Science(IF:33.2)、ACS Nano(IF:13.9,狠起來連自己的期刊都不放過!)、Nano Energy(IF:15.5)、Nano Letters(IF:12.2)的論文,這些論文都認為基於2D材料的電極具有更優異的倍率性能。然而,這些結論真的經得起推敲嗎?

當然,本文已經給出了答案,其原因如下:

(1)被調研的文章,其中大多數未將擴散係數(DAM)與擴散長度(LAM)結合起來評估充/放電時間常數(τSSD)。

(2)比容量隨電極厚度的增加明顯衰減,在高電極厚度下很難保持高比容量。

(3)基於2D材料電極的品質因數(FoM)要比非2D材料的小10倍以上,表明基於2D材料電極的倍率性能通常比非2D材料差。因為基於2D材料電極的倍率性能主要受到擴散效應的限制,而非2D材料的同時受擴散效應和電效應的限制。

(4)基於2D材料的電極由2D薄片網絡組成,這些2D薄片網絡被電解質填充的孔隔開。電解質中的離子要穿過孔,必須在納米片周圍移動,增加了曲折度,降低了離子遷移率。

總之,作者從文獻中提取了代表25種不同2D材料的48個容量-倍率數據集。通過比較發現,2D材料比非2D材料具有更長的充/放電時間常數(τ),表明基於2D材料的電極倍率性能更差。同時通過比較品質因數發現,2D材料的平均倍率性能比非2D材料差40倍。利用模型,發現2D材料在電解質填充的電極內部的離子遷移率比非2D材料的要低得多。通過一系列分析,發現基於2D材料的電池電極的倍率性能通常比非2D材料的更差。

思路不清晰,加點石墨烯。投稿不順暢,塗點鈣鈦礦!

被調研的對象,不乏MXene發明人Yury Gogotsi教授,從名字上來看,有超過49篇由華人發表。

2月21日,教育部、科技部和國家知識產權局發文,要求高校停止獎勵專利申請,鼓勵專利轉化。2月23日,教育部、科技部聯合印發的《關於規範高等學校SCI論文相關指標使用 樹立正確評價導向的若干意見》公開(下稱《意見》),對破除論文“SCI至上”提出明確要求。這篇文章也是再次給了我們提醒:不忘初心,方得始終,發表的論文能否經得起歷史檢驗?


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