本期為電池領域前沿第2期，供大家交流學習！今天帶來14篇前沿文獻的解讀。
1. 華盛頓州立大學仲偉虹教授J. Mater. Chem. A
對鋰硫電池而言，多硫化物的穿梭效應和鋰枝晶的不可控生長仍然是限制其商業化的主要因素。鑑於隔膜在分子擴散和離子傳輸動力學中起著關鍵的作用，因此構築功能化隔膜以解決上述兩個問題是非常必要的。在本文中，設計並製備出一種蛋白質基低電阻Janus結構納米織物，可同時用於捕獲多硫化物和穩定鋰金屬。
DOI: 10.1039/D0TA01989E
2. 周豪慎教授Angew. Chem. Int. Ed.
構建出金屬有機骨架(MOF)作為前表面層，以將過飽和電解質層保持在鋅負極上。拉曼光譜表明，在MOF通道中遷移的高配位離子絡合物，與其在電解質中的溶劑化結構不同。因此，得益於這種獨特的過飽和前表面，對稱鋅電池在0.5 mA cm‐2電流密度下可穩定3000小時，是裸鋅負極的55倍。此外，鋅在電沉積過程中會形成圓邊、緻密的堆積，副產物積聚較少。更重要的是，當MnO2的負載量為4.2 mg cm‐2時，水性MnO2‐Zn電池的可逆容量為180.3 mAh g‐1，600次循環後的容量保留率為88.9%。
DOI: 10.1002/ange.202001844
3. 伍倫貢大學郭再萍教授Angew. Chem. Int. Ed.
成功開發出一種易於製備且具有優異耐久性的位點選擇性摻雜LNMO正極。通過將Mg選擇性地摻雜到Fd-3m結構中的四面體(8a)和八面體(16c)位點上，不僅可以抑制不利的兩相反應，穩定LNMO結構以防止變形，而且還可以有效減緩Mn在循環過程中的溶解現象。本文開創了一種用於電極材料的原子摻雜工程策略，該策略也可擴展到其它能源材料中以製造高性能器件。
DOI: 10.1002/ange.202001454
4. 北京理工大學黃佳琦教授Angew. Chem. Int. Ed.
報導了一種金屬基預催化劑在鋰硫電池中的電化學相演變過程，所製備出的“馬賽克”狀硫化催化劑可高度適應富含多硫化物的非質子環境，並且在高電流倍率下具有對促進多硫化物反應動力學的高度活性。
DOI: 10.1002/anie.202003136
5. 約翰霍普金斯大學陳明偉教授ACS Nano
設計出一種多孔N摻雜石墨烯@Si@雜化硅酸鹽(N-G@Si@HSi)組成的自支撐負極。在該三維納米結構中，作者以納米多孔石墨烯為骨架，以具有離子導電性的雜化硅酸鹽(HSi)為外殼，從而可以防止電解液滲透到中間Si層，並且可以調節外表面SEI的形成。通過這種精細的結構和材料設計，所製備出的複合硅負極能夠有效地承受體積變化、與鋰發生快速地合金化反應，並形成穩定的電極-電解質界面。因此，不論是半電池還是全電池，都表現出優異的循環和倍率性能。
DOI: 10.1021/acsnano.9b09928
6. 青島大學楊東江教授Adv. Energy Mater.
通過引入Co‐Ni‐海藻酸鈉生物質前驅體，成功製備出以雙金屬硫化物Co6Ni3S8為核，以富含N、S空位的氮硫共摻雜碳(NSC)為殼的複合材料。電化學性能測試表明，所製得的Co6Ni3S8/碳氣凝膠(Co6Ni3S8/NSCA)具有傑出的鈉離子存儲性能
DOI: 10.1002/aenm.201904147
7. 山東大學尹龍衛教授Nat.Commun.
提出了一種綠色的氣體遷移捕獲策略，在超薄鋅-六胺絡合物衍生的氮摻雜碳基底上(Co-SAs/N-C)成功負載了Co單原子，並作為鋰氧電池的高效雙功能催化劑。所製備出的Co-SAs/N-C催化劑既具有二維MOFs的優點，又具有金屬位點原子級分散的優點，因此可以提供低阻抗的電荷轉移路徑，同時為調節放電產物Li2O2提供了豐富的比表面積。
DOI: 10.1038/s41467-020-15416-4
8. 中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所張躍鋼研究員Energy Storage Mater.
在納米碳基底上成功製備出具有均勻分佈的單原子鈷(SACo)催化劑，並證明其可以加速鋰離子在本質離子絕緣Li2S電極(稱為Li2S@C:SACo)中的擴散。
DOI: 10.1016/j.ensm.2020.03.023
9. 達特茅斯學院李瑋瑒教授Nano Lett.
設計出一種基於金屬有機骨架的氮摻雜納米碳材料，並將其作為高效的正極催化劑。所製備出的多孔、高導電性N摻雜納米碳具有優異的CO2吸收與結合能力，可顯著加速CO2的電化學還原形成薄膜狀放電產物(厚度為200nm)，而且在電池充電時極易分解。
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00564
10. 中科院蘭州化學物理研究所閻興斌研究員Nano Energy
將雙碳器件的概念擴展到以碳材料同時作為正極和負極活性材料的儲能器件中，並對這類廣義雙碳儲能器件的代表性研究進展進行實時、全面的綜述。
DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104728
11. 中國科學技術大學錢逸泰院士J. Mater. Chem. A
提出一種由單原子Co誘導的球狀固態硫化物外延沉積，並可促進PSs向高容量Li-S電池的高效電化學轉化。通過電化學氧化還原、原位紫外可見吸收分析、掃描電鏡和氬氣氛原子力顯微鏡等研究，作者證實了CoSAs-CP對PSs的高效轉化；並利用原位XRD對固態中間產物進行了檢測，以及通過DFT計算討論了單原子共誘導固態轉化的機理。
DOI: 10.1039/C9TA13893E.
12. 西安大略大學孫學良教授J. Am. Chem. Soc.
開發出一系列具有立方密排陰離子亞晶格的LixScCl3+x(x=2.5, 3, 3.5, and 4)固態電解質，其在室溫下的離子電導率高達3×10-3 S cm-1。由於LiCl與ScCl3的共晶溫度較低，因此採用簡單的共熔策略即可合成出LixScCl3+x固態電解質，並可觀察到樣品的擇優取向。
DOI: 10.1021/jacs.0c00134
13. 中科院福建物質結構研究所溫珍海研究員Energy Environ. Sci.
設計併合成出了一種具有理想一維結構和良好電化學性能的磷/氮共摻雜多級多孔碳納米纖維(PN-HPCNFs)。當用於PIHCs時，所製備出的PN-HPCNFs材料既可以作為電池型負極，也可以作為電容型正極，並同時表現出優異的容量和耐久性，可賦予PIHCs高達191 Wh kg-1的能量密度，高達7560 W kg-1的功率輸出，以及超長的循環壽命(在8000次循環後仍可保持82.3%的容量)。
DOI: 10.1039/d0ee00477d
14. 北京大學夏定國教授Nano Energy
報導了一種在無鋰過渡金屬氧化物正極材料中，通過鋰插層傳遞的電解陰離子氧化還原吸附假電容來提高電池的總能量密度。以Mn3O4為研究對象，作者發現贗電容的產生是通過PF6−在過渡金屬氧化物表面的可逆吸附/解吸作用來完成的，Mn3O4和PF6−之間通過Mn-F鍵進行電荷轉移，而氟離子作為氧化還原中心。
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104727
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