陈立泉、万立骏、黄维、刘忠范、田禾、李永舫、陈军、郝跃等院士大牛能源电池领域科研新进展

1、Nano Letters：多孔碳中的锂/钠储存机制

中科院物理研究所陈立泉院士，王兆翔研究员，王雪峰特聘研究员等人研究通过热解蔗糖制备的多孔碳的锂和钠储存性能。结果表明，锂和钠的主要储藏行为是吸附性的。相对于Li⁺/Li，在0.0 V以上没有发现原子Li⁺/Li。明显的潜在滞后现象归因于氢参与的锂的插入和提取。考虑到多孔碳作为活性电极材料或催化剂载体的广泛应用，该研究将为理解多孔碳材料在能量转换和存储领域的锂和钠存储特性提供新的见解。

文献链接：

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00943

2、JACS：固溶体金属合金相用于高度可逆的锂金属负极

中科大万立骏院士，季恒星教授等人报告了一种新型的金属负极，该负极使Li向内生长到金属箔中而不是表面沉积，从而避免在锂化-去锂化循环中形成枝晶。 Li_xAg（x = 4.7-20）金属箔的合金化-脱合金反应分别涉及相对于Li/Li⁺的电势为-0.015和+0.015 V的合金的高度可逆相变。研究发现合金化反应引导新生成的锂原子在锂化过程中在箔内部扩散以形成合金，而反向脱合金反应在去锂化时从箔内部提取锂原子。这样的过程完全避免了在金属表面上的锂镀层剥落，从而产生了无树突状金属负极。该研究阐明了一种在金属阳极中存储锂的新模式，并提出了为下一代高能LMB优化金属负极的新策略。

文献链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.0c01811

3、Angew：乙酸甲铵用于制备高效，稳定全无机钙钛矿光伏器件

南京工业大学黄维院士，陈永华和夏英东等人提出了一种通过MAAc离子液体溶剂的有效的相互作用定制策略。通过简单的一步法在环境空气中即可获得PCE为17.10％，Voc超过1.30 V的高效稳定的全无机钙钛矿器件。研究人员观察到强力的Pb-O相互作用和MAAc与PbI₂之间的N–H…I氢键，这是具有低陷阱密度的高质量钙钛矿薄膜的形成原因，因此也具有较高的器件性能。此外，研究人员发现在钙钛矿前体溶液和最终的钙钛矿膜中均显示出优异的稳定性。

文献链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202004256

4、ACS Nano：大规模合成具有多功能石墨烯石英纤维电极

北京大学刘忠范院士，刘开辉研究员等人结合石墨烯优异的电学性能和石英纤维的机械柔韧性，设计并通过强制流动化学气相沉积（CVD）制备了混杂石墨烯石英纤维（GQF）。高导电性、卓越的吸附能力和精细的结构使GQF成为一种很有前途的实时气体检测方法。此外，利用石墨烯的柔韧性和石英纤维的高强度等优点，可以将所制备的GQFs编织成具有可调片电阻的平方米级GQFF。这项工作不仅提供了一种多功能石墨烯纤维材料，而且为传统材料与前沿材料的结合提供了研究方向，将有助于石墨烯与石英纤维在不久的将来实现产业化和商业化。

文献链接：

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c01298

5、Solar RRL：N719@TiO₂添加剂抑制界面缺陷浓度进而提高了界面电荷传递性能

华东理工大学的田禾院士、武文俊，中科院物理所Shi Jiangjian等通过N719染料负载的纳米TiO₂而获得N719@TiO₂纳米粒子。红外光谱中不对称NH₃⁺和对称NH₃⁺的峰强度变化表明MA与羧基之间存在明显的相互作用。以TiO₂纳米粒子作为结合染料帮助结晶，N719的无界羧基遍布四周，这大大提高了钙钛矿表面MA空位的钝化效果。借助TPV和TPC，在不同的稳态偏压下提取的总光诱导电荷，与控制设备相比，含N719@ TiO₂的设备中的短路电流密度（Jsc）显著提高。这是由于电荷提取性能的提高引起的。这为通过在n型半导体（nano-TiO₂）上负载有羧基锚定基团的有机钝化剂钝化缺陷以增强PSC的性能提供了新思路。

文献链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/solr.202000042

6、AM：高效的全小分子有机太阳能电池

中科院化学所及苏州大学李永舫院士和中科院化学所孟磊研究员等人合成了一系列在噻吩共轭侧链上具有不同取代基的宽带隙小分子供体。所有相应的以Y6为受体的SM-OSC均表现出相当有效的光伏性能。其中，基于SM1-F的SM-OSC的PCE最高，为14.07％，这是迄今为止报道的SM-OSC的最佳效率之一。此外，基于SM1F的器件还具有优异的厚度不敏感特性，这表明SM-OSC的大面积制造潜力很大。形态分析的结果表明，小分子供体的不同侧链显着影响其结晶性特征和聚集特征。此外，TA结果证实有效的激子离解和电荷传输，并产生了高效的SM-OSC。这项工作不仅实现了高效的SM-OSC，而且还提供了对侧链工程和TA对纳米级形态，光物理性质以及光伏性能的影响的透彻理解，对后续研究具有很好的指导意义。

文献链接：

https://doi.org/10.1002/adma.201908373

7、Nature Communications：化学自充电水系锌离子电池

南开大学陈军院士，牛志强研究员等人报道开发了一种化学自充电式水系锌离子电池系统(ZIBs)，该系统将化学能的收集，转化和存储集成在单个CaV₆O₁₆·3H₂O（CaVO）正极中。这种系统具有与常规ZIBs相似的两电极配置。它可以通过自发的氧化还原反应从周围环境中收集能量，然后将化学能转化为电能并将其存储在ZIBs中。因此，通过将CaVO正极直接暴露在空气中而无需任何外部电源，就可以对所得的ZIBs进行自我充电。该研究将为下一代自供电系统提供有前景的研究方向。

文献链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16039-5

8、Adv Sci:缓冲层策略用于制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池

西安电子滚球体育 大学郝跃院士、常晶晶、林珍华等人将CsBr用作NiO_x层和钙钛矿层之间的缓冲层，以调节接触性能。发现CsBr缓冲层可以缓解界面应力，以较大的晶粒尺寸增强钙钛矿膜的质量，提高电荷提取效率，并减少电荷复合。详细的机制通过各种技术和第一性原理计算进行了分析。最终，获得了具有19.7％的高PCE和良好的设备稳定性的PSC。此方法简单且可扩展。它与低成本的柔性能源设备兼容，并且可以促进钙钛矿光伏技术的未来商业化。

文献链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201903044

本文由eric供稿。

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