国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

1. 超豪華陣容！十余家頂級(jí)機(jī)構(gòu)聯(lián)合署名EES綜述電池中使用鋰金屬的策略

電池頂刊集錦：十余家頂級(jí)機(jī)構(gòu)聯(lián)合署名EES綜述！AFM、Adv.Sci.、EnSM、Nat. Common.等成果

近日，包括德國(guó)烏爾姆亥姆霍茲研究所（HIU）、德國(guó)航空航天中心（DLR）、德國(guó)明斯特大學(xué)（WMU）、德國(guó)于利希研究中心（FZJ）、德國(guó)亥姆霍茲明斯特研究所（HI MS）、卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）、美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ANL）、美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）、美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）、麻省理工學(xué)院（MIT）、德克薩斯農(nóng)工大學(xué)（TAMU）、斯坦福大學(xué)（Stanford）在內(nèi)的十余家頂級(jí)單位聯(lián)合署名發(fā)表綜述，陣容超級(jí)豪華，其中共同一作有四位，通訊作者有三位，小編帶大家看一下這篇超級(jí)綜述都講了哪些內(nèi)容。

在鋰離子電池中使用鋰金屬負(fù)極有望獲得最高的理論能量密度，但循環(huán)過(guò)程中鋰負(fù)極形態(tài)穩(wěn)定性和庫(kù)侖效率較差，尤其是在液態(tài)電解液中。與固體電解質(zhì)相比，液態(tài)電解液具有離子電導(dǎo)率高和負(fù)極潤(rùn)濕性好的優(yōu)點(diǎn)，但是在循環(huán)過(guò)程中鋰金屬的體積會(huì)發(fā)生變化。由于鋰的不均勻沉積和溶解導(dǎo)致容量快速衰減是鋰金屬負(fù)極與液態(tài)電解液組合面臨的主要障礙。

在此，德國(guó)烏爾姆亥姆霍茲研究所Arnulf Latz、美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Khalil Amine以及美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Robert Kostecki（共同通訊）等人討論了實(shí)驗(yàn)和理論角度上如何為二維金屬鋰的可逆循環(huán)提供可能的途徑。因此，作者首先討論了在納米尺度上對(duì)金屬鋰成核、沉積和剝離的認(rèn)識(shí)的改進(jìn)。由于固體電解質(zhì)界面相(SEI)在鋰形態(tài)中起著關(guān)鍵作用，作者討論了如何進(jìn)行適當(dāng)?shù)腟EI設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)，重點(diǎn)介紹了傳統(tǒng)和（局部）高濃度電解質(zhì)在各自SEIs方面的最新進(jìn)展。最后討論了人工界面和三維主體框架，它們?cè)陔姌O水平上減輕形態(tài)不穩(wěn)定性和抑制大的形狀變化方面具有應(yīng)用前景。

圖1. 鋰成核、電鍍和剝離行為示意圖

在穩(wěn)定SEI方面，作者指出不僅可以調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)液態(tài)電解質(zhì)，還可以通過(guò)具有獨(dú)特溶劑化行為的高濃度電解液來(lái)解決。改進(jìn)的原位形成SEI和人工中間相也是另外可取的途徑；在體積變化方面，電極框架提供了一種選擇，但不適用于可充電鋰金屬電池，因?yàn)樵撾姵匾笙拗七^(guò)量的鋰甚至無(wú)負(fù)極。同時(shí)由于成本原因，設(shè)計(jì)合理、確保壽命的框架可能難以商業(yè)化。因此，鋰金屬負(fù)極仍面臨巨大挑戰(zhàn)，需要對(duì)鋰金屬電池的當(dāng)前發(fā)展有更深入的了解。

圖2. 不同策略改進(jìn)鋰金屬負(fù)極的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)

Strategies towards enabling lithium metal in batteries: interphases and electrodes, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE00767J

2. 美國(guó)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室&科羅拉多大學(xué)EES: 鍍鋰，實(shí)現(xiàn)量化！

實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的極快充電（XFC，≤15分鐘）對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的廣泛應(yīng)用勢(shì)在必行。然而，XFC會(huì)造成急劇容量衰減，限制了它的實(shí)施。為了定量闡明不可逆鋰電鍍和其他降解機(jī)制對(duì)電池容量的影響，在局部和全局（全電池）尺度上了解鋰電鍍與電池降解之間的聯(lián)系至關(guān)重要。

在此，美國(guó)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室Johanna Nelson Weker與科羅拉多大學(xué)Michael F. Toney等人使用空間分辨的高能XRD研究了工業(yè)相關(guān)軟包電池中數(shù)百次XFC循環(huán)（充電速率范圍為4C~9C）后局部鋰電鍍的性質(zhì)，揭示了在毫米尺度上負(fù)極不可逆鋰電鍍、非活性鋰化石墨相和正極局部充電狀態(tài)（SOC）之間的空間相關(guān)性。在鍍鋰的區(qū)域，多余的鋰以鋰化石墨的形式被局部不可逆地捕獲，導(dǎo)致鋰庫(kù)存（LLI）的損失和活性負(fù)極材料的局部損失。

電池中不可逆鍍鋰的總LLI與XFC循環(huán)后電池的容量損失呈線性關(guān)系，非零偏移量源自其他寄生副反應(yīng)。最后，在整體(電池)范圍內(nèi)，LLI導(dǎo)致的是容量衰減，而不是電極退化。這種通過(guò)原位數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)的對(duì)不同電池組件的同時(shí)分析，為全面了解鋰電鍍及其在XFC條件下對(duì)電池衰減的影響提供了參考，有助于設(shè)計(jì)下一代抗電鍍的高倍率鋰離子電池，從而使電池更安全，性能更好。

圖1. 通過(guò)XRD獲得的局部鍍鋰、負(fù)極和正極SOC之間的空間相關(guān)性

圖2. 電池總?cè)萘繐p失、鋰庫(kù)存損失和活性材料損失之間的定量聯(lián)系

Quantification of heterogeneous, irreversible lithium plating in extreme fast charging of lithium-ion batteries, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01216A

3. 北大陳繼濤Adv. Sci.: 有效調(diào)控?zé)o定形鋰團(tuán)簇，實(shí)現(xiàn)超穩(wěn)定無(wú)枝晶循環(huán)

鋰（Li）沉積納米結(jié)構(gòu)中的無(wú)序相具有極大的吸引力，但Li生長(zhǎng)的不可控和不穩(wěn)定，以及結(jié)構(gòu)中納米尺度的表征等問(wèn)題一直阻礙著其發(fā)展。

在此，北京大學(xué)陳繼濤等人利用冷凍電鏡 (cryo-TEM) 表征揭示了更堅(jiān)固的非晶鋰 (ALi) 團(tuán)簇，并在雜原子活化電負(fù)性位點(diǎn)和先進(jìn)的固體電解質(zhì)中間相 (SEI) 層上進(jìn)行了有效調(diào)控。雜原子活化的電負(fù)性中心能夠增強(qiáng)Li⁺和雜原子摻雜的類石墨烯薄膜（HDGs）的靜電相互作用，這意味著更低的Li擴(kuò)散勢(shì)壘和更大的結(jié)合能，0.1 mA cm^-2下氟乙烯碳酸-酯基（FEC-酯）和LiNO₃-醚基（LiNO₃-醚）電解液中的成核過(guò)電位分別低至13.9和10 mV也證實(shí)了這一點(diǎn)。

由富含無(wú)機(jī)成分組成的有序多層SEI結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)快速的離子傳輸和持久的能力，以構(gòu)建長(zhǎng)期高度可逆的電鍍/剝離循環(huán)。ALi簇負(fù)極表現(xiàn)出無(wú)定形形態(tài)，并能進(jìn)行2800次以上的超穩(wěn)定無(wú)枝晶循環(huán)。在優(yōu)化的電解液中，LiFePO₄全電池能生長(zhǎng)穩(wěn)定的ALi簇，在0.1 C下具有高達(dá)165.5和164.3 mAh g^-1的優(yōu)勢(shì)容量；在0.2 C下循環(huán)150次后，容量保持率分別為93%和91%，這顯示ALi團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)活力、電化學(xué)可逆性和優(yōu)異性能得到了有效調(diào)節(jié)。

圖1. 鍍鋰的無(wú)序有序演化納米結(jié)構(gòu)的冷凍電鏡表征

圖2. 基于ALi簇負(fù)極的電池性能

Effectively Regulating More Robust Amorphous Li Clusters for Ultrastable Dendrite-Free Cycling, Advanced Science 2021. DOI: 10.1002/advs.202101584

4. 西北工大王洪強(qiáng)等AFM: MOF玻璃用作高性能鋰金屬電池的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)

提高準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)（QSSEs）的離子導(dǎo)電性是目前固態(tài)電池面臨的首要任務(wù)之一，而傳統(tǒng)的金屬-有機(jī)骨架（MOFs）由于其豐富的晶界而嚴(yán)重阻礙了離子遷移。

在此，西北工業(yè)大學(xué)王洪強(qiáng)教授、徐飛副教授以及德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)Stefan Kaskel等人報(bào)道了將MOF家族中的ZIF-4玻璃（LGZ）作為鋰金屬電池的QSSE。在貧鋰含量（0.12wt%）和溶劑量（19.4wt%）的條件下，LGZ在30 °C時(shí)的離子電導(dǎo)率可達(dá)1.61×10^-4S cm^-1，高于晶態(tài)ZIF-4基QSSE（LCZ，8.21×10^-5 S cm^-1）和已報(bào)道的具有高Li含量（0.32~5.4 wt%）和增塑劑（30~70 wt%）的QSSE。即使在-56.6 °C下，LGZ仍可提供5.96×10^-6 S cm^-1的電導(dǎo)率（LCZ僅為4.51×10^-7 S cm^-1）。

玻璃態(tài)ZIF-4的無(wú)晶界和各向同性促進(jìn)了離子傳導(dǎo)，可實(shí)現(xiàn)均勻的離子通量并抑制鋰枝晶。當(dāng)與LiFePO₄正極配對(duì)時(shí)，基于LGZ的電池在1 C下循環(huán)500次后仍具有101 mAh g^-1的循環(huán)容量，幾乎沒(méi)有容量損失，優(yōu)于LCZ (30.7 mAh g^-1 ) 和基于MOF-/COF-的QSSE。

圖1. 結(jié)晶和玻璃態(tài)ZIF-4的表征

圖2. 基于LCG和LGZ的對(duì)稱電池和全電池的電化學(xué)性能

Glassy Metal-Organic-Framework-Based Quasi-Solid-State Electrolyte for High-Performance Lithium-Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104300

5. 夏寶玉&齊鍇AFM: 靜電紡絲制備自支撐鈷/納米碳雜化膜，用于長(zhǎng)壽命鋅空氣電池

將高效氧電催化劑直接集成到空氣電極中對(duì)于鋅空氣電池（ZAB）實(shí)現(xiàn)更高的電化學(xué)性能至關(guān)重要。最近，靜電紡絲技術(shù)已被用于制備納米纖維，因此它將為直接制造用于ZAB和其他能源設(shè)備中集成空氣電極的膜組件提供極好的機(jī)會(huì)。

在此，華中科技大學(xué)夏寶玉教授、齊鍇副研究員等人通過(guò)靜電紡絲和簡(jiǎn)單的熱處理制備了一種與雙功能氧電催化劑集成的自支撐空氣電極。該膜電極（Co/CNWs/CNFs）由電紡碳納米纖維上的鈷納米顆粒修飾的N摻雜碳納米線組成。碳基體中氮摻雜劑和分散的鈷物質(zhì)的配位產(chǎn)生豐富的Co-N-C位點(diǎn)來(lái)用于雙功能催化。此外，分層自支撐膜本身充當(dāng)機(jī)械襯底、活性成分和傳輸通道，這將暴露更多的活性位點(diǎn)并賦予增強(qiáng)的電化學(xué)耐久性。

得益于上述協(xié)同優(yōu)勢(shì)，這種混合膜用作ZAB中的雙功能空氣電極時(shí)可實(shí)現(xiàn)304 mW cm^-2的高峰值功率密度和5 mA cm^-2下1500 h以上的出色循環(huán)穩(wěn)定性。此外，這種自支撐式膜電極在固態(tài)ZAB中也表現(xiàn)出了出色的性能，開(kāi)路電壓為1.55 V，功率密度為176 mW cm^-2，在1 mA cm^-2下穩(wěn)定循環(huán)超過(guò)40 h。這項(xiàng)工作為制造集成電極提供一個(gè)新概念，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換及其他方面的簡(jiǎn)便組裝和高性能。

圖1. Co/CNWs/CNFs的制備示意圖及表征

圖2. 基于該膜電極的固態(tài)ZAB的電化學(xué)性能

Electrospinning Synthesis of Self-Standing Cobalt/Nanocarbon Hybrid Membrane for Long-Life Rechargeable Zinc-Air Batteries, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105021

6. 合工大項(xiàng)宏發(fā)EnSM: 基于乙酰胺添加劑的穩(wěn)定、超低濃度電解液，用于長(zhǎng)循環(huán)高倍率鈉金屬電池

由于鈉資源儲(chǔ)量豐富且成本低廉，鈉金屬電池（SMBs）是一種很有前景的高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)。最近，具有0.3 M NaPF₆的超低濃度電解液 (ULCE)因其低成本和高滲透性而引發(fā)關(guān)注。然而，SMBs在ULCE中的循環(huán)壽命和倍率性能受到鈉金屬負(fù)極的高反應(yīng)性的限制。

在此，合肥工業(yè)大學(xué)項(xiàng)宏發(fā)教授等人將N, O-雙（三甲基甲硅烷基）三氟乙酰胺（BSTFA）這種乙酰胺添加劑引入U(xiǎn)LCE（0.3 M NaPF₆, EC/PC, 1:1 vol %）以穩(wěn)定電解液和Na||Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP)電池。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種添加劑可以有效地捕獲電解液中的微量水，在很寬的溫度范圍內(nèi)提高基于NaPF₆的電解液的穩(wěn)定性，并在負(fù)極和正極的側(cè)面形成穩(wěn)定的CEI/SEI層。

由于鈉金屬負(fù)極和Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP) 正極上的保護(hù)界面層，基于含2% BSTFA添加的ULCE的Na||NVP電池在2C條件下經(jīng)1955次循環(huán)后顯示出 92.63% 的高容量保持率，且在40 C時(shí)具有超過(guò)105 mAh g^-1的優(yōu)異倍率性能。

圖1. 使用不同電解液循環(huán)40次后NVP正極的SEM圖像

圖2. Na||NVP 電池在不同電解液中的電化學(xué)性能

An Acetamide Additive Stabilizing Ultra-low Concentration Electrolyte for Long-Cycling and High-Rate Sodium Metal Battery, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.047

7. 哈爾濱理工陳明華EnSM: 高性能水系鋅離子電池的挑戰(zhàn)和設(shè)計(jì)策略

具有近中性水系電解液的鋅離子電池 (ZIB) 因其低成本、高安全性、理想的比容量和環(huán)境友好性而被認(rèn)為是大規(guī)模儲(chǔ)能和可穿戴電子應(yīng)用的候選者。然而，電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、鋅枝晶生長(zhǎng)嚴(yán)重以及整個(gè)電池的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口狹窄仍然阻礙了其發(fā)展。

在此，哈爾濱理工大學(xué)陳明華教授等人從整個(gè)電池系統(tǒng)的角度總結(jié)改善水系ZIBs不同電化學(xué)性能的挑戰(zhàn)以及針對(duì)特定挑戰(zhàn)的設(shè)計(jì)策略。首先，作者簡(jiǎn)要總結(jié)了水系ZIBs電極材料和儲(chǔ)能機(jī)制的最新進(jìn)展。具體而言，深入討論了面臨的優(yōu)化比容量、壽命和輸出電壓的關(guān)鍵挑戰(zhàn)以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略。最后，還提出了滿足大規(guī)模儲(chǔ)能和智能電子等實(shí)際應(yīng)用的一些潛在挑戰(zhàn)和進(jìn)一步發(fā)展方向。

作者最后展望了ZIBs的未來(lái)研究前景：1）深入了解反應(yīng)機(jī)理；2）邁向高能量密度系統(tǒng)；3）發(fā)展柔性可穿戴水系ZIBs；4）研發(fā)在極端溫度下工作的水系ZIBs。

目前大部分研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，大多數(shù)研究都沒(méi)有提到商業(yè)化的許多方面，例如活性材料質(zhì)量負(fù)載、電解質(zhì)用量、體積能量密度和成本分析。為了在上述領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)水系ZIBs的商業(yè)化，需要付出巨大的努力來(lái)克服剩余的挑戰(zhàn)。

圖1. 水系ZIBs的電極材料發(fā)展史及性能對(duì)比

圖2. 水系ZIBs的儲(chǔ)能機(jī)制

Challenges and design strategies for high performance aqueous zinc ion batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.044

8. Nat. Common.: 原子無(wú)序蜂窩層狀NaKNi₂TeO₆中混合堿離子的運(yùn)輸和存儲(chǔ)

蜂窩層狀氧化物是一類層狀結(jié)構(gòu)的納米材料，其主要特征是堿金屬或鑄幣金屬原子交錯(cuò)在排列成蜂窩狀的過(guò)渡金屬原子片之間。由于其結(jié)構(gòu)框架，這種氧化物顯示出有趣的物理化學(xué)和電化學(xué)特性。然而，目前這類材料的發(fā)展仍然有限。

在此，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）Titus Masese、株式會(huì)社住化分析中心（SCAS）Yoshinobu Miyazaki、Tomohiro Saito等人報(bào)道了堿金屬原子（Na和K）的組合使用來(lái)生產(chǎn)蜂窩層狀混合堿金屬氧化物材料，即NaKNi₂TeO₆。通過(guò)透射電子顯微鏡測(cè)量，作者揭示了以Na和K原子交替排列的非周期性堆疊和不連貫性為特征的局部原子結(jié)構(gòu)紊亂。此外，還研究了Na⁺和K⁺離子在NaKNi₂TeO₆中混合電化學(xué)傳輸和存儲(chǔ)的可能性。

當(dāng)基于NaKNi₂TeO₆的正極，室溫NaK液體合金負(fù)極以離子液體電解質(zhì)溶液組成電池時(shí)，在低電流密度下（＜10 mA g^-1）表現(xiàn)出大約4 V的平均放電電壓和大約 80 mAh g^-1的比容量。這項(xiàng)研究展示了NaKNi₂TeO₆和相關(guān)的層狀混合堿金屬氧化物材料作為功能材料的潛力，為開(kāi)發(fā)利用室溫液態(tài)堿金屬合金材料的“無(wú)枝晶”電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的定制正極電極材料提供了參考。

圖1. NaKNi₂TeO₆中堿離子嵌入/脫嵌過(guò)程中的結(jié)構(gòu)變化

圖2. NaKNi₂TeO₆作為NaK電池正極材料的電化學(xué)性能

Mixed alkali-ion transport and storage in atomic-disordered honeycomb layered NaKNi₂TeO₆, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24694-5

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/27/21f06e22bf/

国产三级精品三级在线观看,国产高清无码在线观看,中文字幕日本人妻久久久免费,亚洲精品午夜无码电影网

電池頂刊集錦：十余家頂級(jí)機(jī)構(gòu)聯(lián)合署名EES綜述！AFM、Adv.Sci.、EnSM、Nat. Common.等成果

相關(guān)推薦

電池頂刊集錦：十余家頂級(jí)機(jī)構(gòu)聯(lián)合署名EES綜述！AFM、Adv.Sci.、EnSM、Nat. Common.等成果