EER 2024年第3期文章列表

1. Engineering, Understanding, and Optimizing Electrolyte/Anode Interfaces for All-Solid-State Sodium Batteries（封面文章）

2. Advanced Catalyst Design Strategies and In-Situ Characterization Techniques for Enhancing Electrocatalytic Activity and Stability of Oxygen Evolution Reaction

3. Building the Robust Fluorinated Electrode-Electrolyte Interface in Rechargeable Batteries: From Fundamentals to Applications

4. Recent Progress and New Horizons in Emerging Novel MXene-Based Materials for Energy Storage Applications for Current Environmental Remediation and Energy Crises

5. Recent Progress on Designing Carbon Materials by Structural Tuning and Morphological Modulation as K+-Storage Anodes

6. Flexible Electrodes for Aqueous Hybrid Supercapacitors: Recent Advances and Future Prospects

7. Nanoporous Carbon Materials Derived from Biomass Precursors: Sustainable Materials for Energy Conversion and Storage

8. Safety Issues and Improvement Measures of Ni-Rich Layered Oxide Cathode Materials for Li-Ion Batteries

9. Towards High Value-Added Recycling of Spent Lithium-Ion Batteries for Catalysis Application

封面文章

左银泽博士/刘瑞平教授/颜蔚教授/张久俊院士最新EER综述 | 全固态钠电池电解质/阳极界面的设计、理解和优化

本期封面文章通信作者为福州大学左银泽博士、中国矿业大学（北京）刘瑞平教授、福州大学颜蔚教授、福州大学/上海大学张久俊院士，主题为“全固态钠电池电解质/阳极界面的设计、理解和优化”。

文章简介：可充电全固态钠电池，包括全固态钠离子电池和全固态钠金属电池，被认为是高度先进的电化学储能技术。这是由于它们潜在的高安全性和高能量密度以及丰富钠资源。然而，这些材料受到固态电解质的特性以及各种固态电解质和钠阳极界面挑战的限制。近年来，广泛的研究侧重于理解界面行为和相关提升策略以克服研发可充电全固态钠电池的挑战。本文从化学/电化学稳定性、界面接触、钠枝晶生长和热稳定性等方面，全面概述了不同固态电解质中的钠离子传导机制及相应电池的界面失效机制；基于机理分析，总结了固态电解质和钠阳极界面的具有代表性的界面工程策略；介绍了先进的分析表征分析技术和计算辅助方法，包括原位/非原位的界面角色塑造的电化学测量和分析、人工智能和机器学习等。本综述的目的是概述固态电解质和电解质/阳极界面的挑战，以及克服这些挑战的潜在研究方向。这将为固态电化学储能设备的发展提供有针对性的指导。

文章题目：

Engineering, Understanding, and Optimizing Electrolyte/Anode Interfaces for All-Solid-State Sodium Batteries

作者：

Wenhao Tang, Ruiyu Qi, Jiamin Wu, Yinze Zuo*, Yiliang Shi, Ruiping Liu*, Wei Yan*, Jiujun Zhang*

图文摘要：

目录简介：

引用信息：

Electrochem. Energy Rev. 2024, 7(3), 23.

DOI：

https://doi.org/10.1007/s41918-024-00228-7

全文链接：

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s41918-024-00228-7.pdf

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EER 2024年第3期其他文章

文章2

文章题目：

Advanced Catalyst Design Strategies and In-Situ Characterization Techniques for Enhancing Electrocatalytic Activity and Stability of Oxygen Evolution Reaction

作者：

Cejun Hu, Yanfang Hu, Bowen Zhang, Hongwei Zhang, Xiaojun Bao, Jiujun Zhang, Pei Yuan*

文章简介：

本文通信作者为福州大学袁珮教授，主题为“增强析氧反应电催化活性和稳定性的先进催化剂设计策略及原位表征技术”。

水电解制氢是一种极具潜力的能量转换技术。电解过程包含两个必要的电催化反应，一个是阴极处的析氢反应（HER），另一个是阳极处的析氧反应（OER）。通常，OER的动力学速率比HER的慢得多，是电解整体性能的主导反应。如前人研究所确定的，OER的催化动力学缓慢主要是由多电子转移步骤所致，同时由于催化剂在反应过程中经常发生组分、结构和电子变化，这导致动态反应机制复杂化，且目前尚未得到充分理解。显然，这一挑战对开发高效OER电催化剂构成了巨大的障碍。为解决这一问题，必须揭示OER活性和稳定性的本征起源，并阐明不同催化剂材料的催化机制。在此背景下，原位表征技术将由于能在运行条件下实时监测催化剂结构，对理解催化反应机制有关键作用。这些技术可以帮助识别OER活性位点，同时可以确定关键反应中间体的类型和数量。本文全面综述了旨在增强OER本征活性和稳定性的催化剂设计和合成策略，并探讨了先进原位表征技术在探测催化剂OER机制方面的应用。此外，还深入讨论了研发创新性的原位表征技术、人工智能和机器学习以模拟研究催化剂在接近OER实际工作状态下的结构演变的迫切需求。这些努力应该能够为改进实用OER催化剂的制造奠定基础。

图文摘要：

目录简介：

引用信息：

Electrochem. Energy Rev. 2024, 7(3), 19. 

DOI：

https://doi.org/10.1007/s41918-024-00219-8

全文链接：

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s41918-024-00219-8.pdf  

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文章3

文章题目：

Building the Robust Fluorinated Electrode-Electrolyte Interface in Rechargeable Batteries: From Fundamentals to Applications

作者：

Xiangjun Pu, Shihao Zhang, Dong Zhao, Zheng-Long Xu*, Zhongxue Chen*, Yuliang Cao*

文章简介：

本文通信作者为香港理工大学徐正龙助理教授、武汉大学陈重学副教授和曹余良教授，主题为“在可充电电池中构建强大的氟化电极-电解质界面：从基础到应用”。 

可充电电池具有高能量密度和化学-电能高转换效率，在不同能级应用中，如便携式设备（瓦级）、电动汽车（千瓦级）和大规模储能系统（兆瓦级），均是不可或缺的。然而，仍存在许多科学和技术挑战限制它们的广泛应用，包括低库仑效率、低循环/速率性能和安全隐患等。经过几十年的广泛研究，人们普遍认为这些挑战在很大程度上受到电极-电解质界面（EEI）的界面化学的影响。EEI包括阳极上的固态电解质界面和阴极上的阴极电解质界面。氟化界面的巨大保护能力已逐渐被揭示。尽管大量研究工作已致力于制备各种非原位和原位的氟化界面层，但氟化界面的制备方法仍较基础，且没有系统分类和分析。本文根据大量参考文献，针对预处理、溶剂分离离子对、接触离子对、聚集体和可行分解等对氟化界面的制备提出了五项原则，并建立了一个系统设计框架以指导可充电电池氟化保护界面的构建，为解决二次电池中的界面问题提供了有针对性的指导。

图文摘要：

目录简介：

引用信息：

Electrochem. Energy Rev. 2024, 7(3), 21.

DOI：

https://doi.org/10.1007/s41918-024-00226-9

全文链接：

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s41918-024-00226-9.pdf

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文章4

文章题目：

Recent Progress and New Horizons in Emerging Novel MXene-Based Materials for Energy Storage Applications for Current Environmental Remediation and Energy Crises

作者：

Karim Khan*, Ayesha Khan Tareen, Muhammad Iqbal, Ye Zhang, Asif Mahmood, Nasir mahmood, Zhe Shi, Chunyang Ma, J. R. Rosin, Han Zhang*

文章简介：

本文通信作者为深圳大学Karim Khan博士和张晗教授，主题为“用于当前环境修复和能源危机储能应用的新兴新型MXene基材料的最新进展和新视野”。

不可持续的化石燃料能源的使用及其对环境的影响是科学界面临的最重大科学挑战。近年来，二维（2D）材料备受关注，因为它们在解决一些持久的可再生能源问题方面具有巨大应用潜力。过渡金属基氮化物、碳化物或碳氮化物，统称为“MXenes”， 是一个相对较新且庞大的2D材料家族。自2011年发现第一种MXene——Ti₃C₂以来，MXenes已成为具有独特物理化学性能的扩展速度最快的2D材料家族之一。迄今为止报道的材料中，MXenes表面总是带有羟基、氧、氟等官能团，使其表面具有亲水性。目前发现的具有可控表面官能团的多过渡金属层Mxenes为制备适用于生产可再生能源的独特结构打开了大门。MXenes纳米材料的可调化学性质使其可被调控用于能量生产/储存、电磁干扰屏蔽、气体/生物传感器、水蒸馏、纳米复合材料增强、润滑和光/电/化学催化等领域。本文首先讨论了MXenes合成方法的进展、其性能/稳定性以及在可再生能源方面的应用；其次，强调了阻碍科学界合成具有可控组分和性质的功能性Mxenes的限制和挑战；最后，进一步揭示了可再生能源存储应用的高科技实现方式以及未来的挑战和解决方案。

图文摘要：

目录简介：

引用信息：

Electrochem. Energy Rev. 2024, 7(3), 22. 

DOI：

https://doi.org/10.1007/s41918-024-00224-x

全文链接：

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s41918-024-00224-x.pdf

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文章5

文章题目：

Recent Progress on Designing Carbon Materials by Structural Tuning and Morphological Modulation as K⁺-Storage Anodes

作者：

Jiafeng Ruan, Sainan Luo, Qin Li, Han Man, Yang Liu, Yun Song, Fang Fang, Fei Wang*, Shiyou Zheng*, Dalin Sun*

文章简介：

本文通信作者为复旦大学王飞教授、上海理工大学郑时有教授、复旦大学孙大林教授，主题为“钾离子存储阳极碳材料的结构和形貌调控设计最新进展” 

近年来，钾离子电池（PIBs）因其储量丰富、分布广泛、离子电导率高、工作电压高等优势而备受关注。阻碍可充电PIBs商业化的主要障碍是缺乏合适的高性能阳极材料。碳材料因其环保性、丰富储量和出色综合性能受到广泛关注。碳材料可直接用作阳极，或作为转换/合金型阳极的约束基底，以提高电化学性能。结构和形貌调控是改性碳材料的两种常见策略。本文系统综述了通过这两种策略提高PIBs性能的碳材料的最新研究进展。首先，回顾了结构和形貌调控对碳材料电化学性能和相应存储机制的影响。其次，系统讨论了基于这两种策略的碳架构在提高转换/合金型阳极性能方面的作用机制。第三，综述了改性碳材料在各种钾离子存储装置中的应用。最后，强调了进一步研发用于PIBs的碳材料所面临的挑战和前景。

图文摘要：

目录简介：

引用信息：

Electrochem. Energy Rev. 2024, 7(3), 24. 

DOI：

https://doi.org/10.1007/s41918-024-00227-8

全文链接：

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s41918-024-00227-8.pdf

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文章6

文章题目：

Flexible Electrodes for Aqueous Hybrid Supercapacitors: Recent Advances and Future Prospects

作者：

Siyu Liu, Juan Yang*, Pei Chen, Man Wang, Songjie He, Lu Wang, Jieshan Qiu*

文章简介：

本文通信作者为西安交通大学杨卷副教授、北京化工大学邱介山教授，主题为“水性混合超级电容器柔性电极：最新进展和未来前景”

柔性储能系统是实现便携式、可弯曲和可穿戴电子设备大规模应用的一种极具潜力的高效技术。在这些系统中，水性混合超级电容器（AHSs）受到广泛关注。AHSs由在水性电解质中具有正电压窗口的氧化还原活性材料电容式碳材料制成，具有宽工作电压、高能量密度、高功率密度、长循环寿命和低成本等优势。迄今为止，已有大量研究工作致力于用各种独立式和柔性电极制备柔性AHSs。然而，优化柔性电极的配置以及柔性基材与电活性材料之间的界面相互作用，以通过其协同作用充分发挥性能，仍然是一个主要挑战。本文总结了用于高性能AHSs的基于多孔金属支撑体、碳基体〔包括碳纳米管网络结构、石墨烯和可穿戴碳（碳纤维、碳布、碳织物等）〕以及其他柔性材料的柔性电极材料的最新研究进展。这些柔性电极具有独特结构和优化界面结构，在各种苛刻条件下的AHSs中表现出优异电化学性能和机械稳定性，表现出巨大实际应用潜力。此外，文章概述和讨论了构建具有新颖构型柔性电极AHSs的未来发展方向和前景，包括：（1）为特殊需求制造可压缩、超轻或透明的柔性电极；（2）调整和优化电活性材料与柔性基材之间具有强大粘附力的界面性能；（3）研发先进原位表征技术以揭示柔性电极在操作条件下的结构演变规律；（4）匹配和优化柔性正负极材料以组装先进AHSs装置；（5）通过集成其他特定功能以设计多功能柔性电极和AHSs等。此篇综述为深入研究柔性水性储能装置提供了及时深刻见解。

图文摘要：

目录简介：

引用信息：

Electrochem. Energy Rev. 2024, 7(3), 25. 

DOI：

https://doi.org/10.1007/s41918-024-00222-z

全文链接：

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s41918-024-00222-z.pdf

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文章7

文章题目：

Nanoporous Carbon Materials Derived from Biomass Precursors: Sustainable Materials for Energy Conversion and Storage

作者：

Zhikai Chen, Xiaoli Jiang, Yash Boyjoo, Lan Zhang, Wei Li, Lin Zhao, Yanxia Liu, Yagang Zhang*, Jian Liu*, Xifei Li*

文章简介：

本文通信作者为电子科技大学张亚刚教授、中国科学院大连化学物理研究所刘健研究员、西安理工大学李喜飞教授，主题为“源自生物质前驱体的纳米多孔碳材料：用于能量转换和存储的可持续材料”。

来源自丰富可再生资源的生物质是化石燃料基碳材料的一种极具潜力的替代品，可用于构建绿色可持续社会。具有精细多层孔隙结构、大比表面积和多种表面官能团的生物质基碳材料（BCMs）已被广泛研究用作能源和催化相关材料。本文从本征物理化学性质和结构-性能关系角度，探讨了BCMs的几个基本而重要问题：首先，讨论了BCMs的合成、性质和影响因素；然后，探讨了生物炭力学性能差的原因和影响；总结了影响BCMs性能的因素和调控生物炭性能的方法；此外，强调了BCMs在能源储存和转换中的应用，包括制氢储氢、燃料电池、超级电容器、混合电极、催化重整、氧和二氧化碳还原以及乙炔氢氯化等；最后，提出了生物炭的未来趋势和前景。本文旨在为BCMs在能源和催化应用方面的未来研究提供有用且最新的参考。

图文摘要：

目录简介：

引用信息：

Electrochem. Energy Rev. 2024, 7(3), 26. 

DOI：

https://doi.org/10.1007/s41918-024-00223-y

全文链接：

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s41918-024-00223-y.pdf

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文章8

文章题目：

Safety Issues and Improvement Measures of Ni-Rich Layered Oxide Cathode Materials for Li-Ion Batteries

作者：

Baichuan Cui, Zhenxue Xiao, Shaolun Cui, Sheng Liu, Xueping Gao, Guoran Li*

文章简介：

本文通信作者为南开大学李国然教授，主题为“锂离子电池富镍层状氧化物阴极材料的安全问题及改进措施”。 

富镍层状氧化物阴极材料因其出色的比容量，在提高锂离子电池（LIBs）能量密度方面具有极大潜力。然而，富镍材料的化学和结构稳定性问题已成为主要的安全隐患，尤其是在电动汽车的牵引电池领域。通常，当这些材料处于高充电状态时，其亚稳层状结构和高氧化态过渡金属离子会触发不利相变。这会导致氧气的产生和材料微观结构的退化，包括裂纹的形成，而这会加剧富镍材料与电解质的相互作用，进而产生更多可燃气体。各种在材料层面的策略已被提出用于减缓潜在的安全隐患。本文首先从晶体和电子结构角度深入探讨了富镍层状氧化物不稳定性的来源，并概述了由此产生的安全问题；随后，总结了旨在通过改进富镍阴极材料和电解质来提高安全性的最新研究进展和方法。本文对富镍阴极材料为何容易发生安全事故提供了全面理解，并针对富镍阴极材料在高能量密度锂离子电池应用中面临的安全问题提出了改进措施。

图文摘要：

目录简介：

引用信息：

Electrochem. Energy Rev. 2024, 7(3), 27.

DOI：

https://doi.org/10.1007/s41918-024-00211-2

全文链接：

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s41918-024-00211-2.pdf

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文章9

文章题目：

Towards High Value-Added Recycling of Spent Lithium-Ion Batteries for Catalysis Application

作者：

Ruyu Shi, Boran Wang, Di Tang, Xijun Wei*, Guangmin Zhou*

文章简介：

本文通信作者为西南科技大学魏锡均副教授/清华大学周光敏副教授，主题为“面向催化应用的废旧锂离子电池的高附加值回收”。 

随着全球碳中和目标的提出，锂离子电池凭借其独特优势，势必在便携式电子设备、电动汽车和储能电网等领域掀起新一轮应用热潮。然而，日益增长的锂离子电池市场对电池报废后的回收处理提出了严峻挑战，若处理不当，可能会造成严重的环境污染和资源浪费。基于“变废为宝”的原则，人们研发了火法冶金、湿法冶金和直接回收废旧锂离子电池的方法，并将其应用于锂离子电池的再制造。然而，一些价值较低或难以直接再生的废旧锂离子电池材料可能不适合使用上述方法，因此需要扩大废旧锂离子电池的应用范围。考虑到其独特的成分，将废旧电极材料直接用作或作为前驱体用于制备先进催化剂，是废旧锂离子电池另一种有前景的处理技术。例如，阴极中的过渡金属元素，如镍、钴、锰和铁等，已被确定为催化活性中心；而石墨阳极可用作催化剂负载基质。此技术已被应用于各种催化应用中，并取得了初步进展。本文首先综述并讨论了废旧锂离子电池回收材料在催化领域的应用，并将其分为三个方面：环境修复、物质转化和电池相关催化；此外，讨论了废旧锂离子电池回收现存的挑战和未来研究焦点。本文有望引起人们对废旧锂离子电池产品高附加值应用的密切关注，并提高其经济效益和可持续发展。

图文摘要：

目录简介：

引用信息：

Electrochem. Energy Rev. 2024, 7(3), 28.

DOI：

https://doi.org/10.1007/s41918-024-00220-1

全文链接：

https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s41918-024-00220-1.pdf

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原文：EER编辑部

编辑：全海芹

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复审：何晓燕

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