WileyChinaBlog分享 http://blog.sciencenet.cn/u/WileyChina

博文

Wiley电池领域最新进展 | 双极性电极、富-N多孔碳纳米片、有机-无机构型、磷酸根离子、赝电容性水合氧化钒

已有 647 次阅读 2020-9-17 08:12 |个人分类:热点研究|系统分类:论文交流| Wiley, 威立, 电池, 最新进展, 集锦

1.双极性电极用于下一代可充电电池


ba1.png


先进可充电电池的开发为基础研究和应用研究人员提供了一个巨大的机会,以共同克服能源存储上急需解决的科学挑战性和技术障碍。除了经常进行科学审查新颖的电池化学方法外,通过提高电池性能技术创新来开发先进的电池结构也值得关注。在这种情况下,双极性电极(BEs)能够提高比功率、简化电池组件,并降低制造成本。在此,美国阿贡国家实验室陆俊课题组浙江大学林展课题组浙江工业大学陶新永课题组通过关注BEs在可充电电池中的基本原理和应用,从学术角度考虑了BEs的合理利用。在本文中,他们对BEs的进展和挑战进行了详细讨论和总结。着重介绍了实现BEs的关键技术和材料,并展望了BEs的未来发展方向,其中涉及新兴的概念,例如可穿戴设备、全固态电池、快速喷涂制造和回收二次电池。


ba2.png



ba3.png


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202001207 


2.边缘富-N掺杂多孔碳纳米片实现超稳定钾存储

ba4.png


开发超稳定的碳材料进行钾存储受到了其巨大体积变化和缓慢动力学的限制。最近,富-氮多孔碳材料已成为该应用的有力候选者。但是,需要对氮掺杂进行合理控制,以进一步抑制长循环容量衰减。在此,西北工业大学王洪强课题组德国德累斯顿工业大学Stefan Kaskel课题组合作,提出了一种基于吡啶-配位聚合物的热解-刻蚀策略,以有意操纵无定形高表面积碳材料中的边缘-氮掺杂和特定的空间分布。在经济有效的低温碳化条件下,所获得的材料显示出边缘-氮含量高达9.34 at%,材料内丰富的N,以及616 m2 g-1的高表面积。经过优化的碳在6000次循环中提供了空前的K存储稳定性,且容量衰减可忽略不计(在1 A g-1下循环4个月后为252 mA h g-1),这对于钾存储鲜有报道。


ba5.png



原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202005118 


3.自调控有机-无机构型实现高效钾存储

ba6.png


作为钾离子储存的潜在候选物,锡(Sn)-基合金SnS2由于具有较高的理论容量而引起了广泛的关注。但是,在反复的循环过程中,它遭受了巨大的体积变化和钾枝晶生长的困扰。在此,青岛科技大学刘福胜课题组和湖南大学马建民课题组合作,制备了嵌入到中空N掺杂碳纤维(CN)的多级聚天冬氨酸(PASP)改性SnS2纳米片(PASP@SnS2@CN)中,以进行钾存储。PASP交联剂可提供6.8 Å的扩大层间间距(原始SnS2的层间距为5.9 Å)、更高的离子传输通道以及自-调控无-枝晶的K电镀层。因此,所制备的材料提供了高的可逆容量(在50 mA g-1下为564 mAh g-1)和显著的倍率性能(在2 A g-1下为273 mAh g-1)。实验数据和计算模型均证实,由于PASP和电解质(KFSI)之间的强相互作用(K–N和H+/K+质子交换),在无枝晶的PASP@SnS2@CN上形成了薄而坚固的固态电解质界面(SEI)层。可变形且可自-调控的有机-无机构型有望成为过渡金属的基础构造,并在钾存储方面具有实际应用。


ba7.png



原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202005080 


4.磷酸根离子促进钠存储

ba8.png


二硫化锡(SnS2)具有高容量的钠离子存储性能,但由于不良的反应动力学和不稳定的结构,其循环寿命和高倍率性能仍然受到限制。在这项工作中,浙江大学夏新辉/ Lingjie Zhang/ Shengjue Deng团队通过水热-化学气相沉积法,在导电TiC/C主链上生长了磷酸根离子(PO43-)-掺杂的SnS2(P-SnS2)纳米片阵列,形成了高质量的P-SnS2@TiC/C阵列。由于PO43-掺杂与TiC/C阵列导电网络之间的协同作用,在所设计的P-SnS2@TiC/C阵列中实现了增强的电子导电性和更大的层间距离。此外,引入的PO43-可以导致Na+的良好嵌入/脱出,并加速电化学反应动力学。值得注意的是,由于引入了PO43-,因此带隙较小且电导率增强,这通过密度函数理论计算和UV-可见吸收光谱得到了证明。鉴于以上这些积极因素,P-SnS2@TiC/C电极在0.1 A g-1时可提供1293.5 mAh g-1的高容量,并具有良好的倍率性能(在5 A g-1时为476.7 mAh g-1),比SnS2@TiC/C更好。这项工作可能会激发人们对用于可充电碱性离子电池的先进金属硫化物电极的探索热情。


ba9.png



原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202004072 


5.赝电容性水合氧化钒实现高速率储锌

ba10.png


较弱的范德华相互作用使离子嵌入-型主体成为理想的储能赝电容材料。在此,哈尔滨工业大学孙克宁/张乃庆团队提出了一种具有合适传输途径的水合氧化钒纳米带(HVO)的制备方法。与众不同的是,发现了HVO的插层赝电容反应机理,为高速率电容性电荷存储提供了动力。主要因素是有缺陷的晶体结构为快速容纳和运输阳离子提供了合适的环境间距。结果,HVO展现了快速的Zn2+离子扩散系数和低的Zn2+扩散势垒。插层赝电容的电化学结果表明,在0.05 A g-1下具有396 mAh g-1的高可逆容量,在50 A g-1的高电流密度下甚至可以维持88 mAh g-1


ba11.png


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201908420 



(本期作者:毛毛的维)



http://blog.sciencenet.cn/blog-822310-1250797.html

上一篇:Paediatric & Neonatal Pain特刊征稿 | 儿童疼痛与智力和发育障碍
下一篇:视频课 | 如何写一篇高水平研究论文的策略和技巧

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-10-30 02:31

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部