on powered-by="xiumi.us" style="white-space: normal; font-size: 15px; line-height: 1.75; letter-spacing: 1px; padding-right: 8px; padding-left: 8px; box-sizing: border-box;">為了應對能源格局的變化，由于鈉價格低廉和資源豐富特性以及類似于鋰離子電池（LIBs）的電化學性質，鈉離子電池（SIBs）正成為后-LIB時代最具前景的電源之一。SIBs電極材料的電化學性能與其晶體結構和固有電子/離子態緊密相關。除了納米尺度設計和導電復合策略以外，雜原子摻雜是增強晶體結構中鈉離子和電子固有傳輸特性以加快反應動力學從而實現高性能的另一種有效方法。在這篇綜述中，浙江大學夏新輝團隊和哈爾濱理工大學陳明華團隊綜述了雜原子摻雜用于電極材料對鈉離子存儲的最新進展。具體而言，對不同的摻雜策略進行了詳細回顧和總結，包括非金屬元素摻雜（如氮、硫、磷、硼、氟）、金屬元素摻雜（鎂、鈦、鐵、鋁、鎳、銅等）以及雙/三摻雜（如N–S、N–P、N–S–P）。此外，介紹了各種摻雜方法，并討論了它們的優缺點。還舉例說明了摻雜對晶體結構和本征電子/離子態的影響，并探討了其與容量和能量/功率密度的關系。最后，分析了先進SIBs電極摻雜策略的未來發展趨勢。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202000927大多數報道的鉀離子電池（PIBs）碳質負極容量有限。一種改善碳負極性能的方法是邊緣-氮摻雜，其可以有效增強K離子的吸附能。由于難以控制氮摻雜劑的構型，實現高邊緣-氮摻雜仍然具有挑戰。在此，阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）Husam N. Alshareef課題組提出了一種新的合成策略，以制備用于高性能PIBs的超高邊緣-氮摻雜碳負極。具體而言，直接熱解了自組裝的超分子前驅體（衍生自均苯四酸和三聚氰胺）。在熱解過程中，均苯四酸與三聚氰胺之間的酰胺化和酰亞胺化反應使均苯四酸-三聚氰胺超分子得以成功碳化。所獲得的3D氮摻雜渦輪層碳（3D-NTC）是由碳納米片、渦輪層晶體結構和高達16.8 at%的超高邊緣-氮摻雜水平（占總氮摻雜22.8 at%的73.7%）組成的3D框架。這些功能使3D-NTCs具有出色的PIBs負極性能。3D-NTC負極顯示出473 mAh g-1的高容量，穩健的倍率性能，以及500次循環的長循環壽命和93.1%的高容量保持率。這種新策略將促進可再充電堿金屬離子電池中碳負極的發展。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202000732多殼中空MOFs中高載量亞納米粒子用于Li-O2電池
原子團簇尺寸的亞納米顆粒（SNPs）在許多領域都顯示出了廣闊的前景，例如充分利用原子利用率，但是在高質量負載下如何精確生產和穩定仍然是巨大的挑戰。作為克服這一挑戰的解決方案，韓國科學技術院（KAIST）Jeung Ku Kang團隊和淑明女子大學Kyung Min Choi團隊展示了一種策略，以允許在多殼中空金屬有機框架（MOFs）中以高質量負載合成和保存SNPs。首先，交替堆疊水-分解和水-穩定的MOFs，以構建多層MOFs。接下來，利用可控的氫鍵親合力，通過水-穩定的MOFs疏水性納米籠選擇性地篩選分離出水分子，然后將其逐一轉移到水-分解的MOFs中。通過受控的氫鍵親合力將水分子傳輸至水-穩定的MOF層是從各種類型水-分解和水-穩定交替層實現SNP的關鍵步驟。此過程將多殼MOFs轉換為嵌入SNP的多殼中空MOF。此外，多殼結構通過π-反向鍵合來穩定SNPs，從而可以通過跳躍機制實現高的電導率，而中空空隙則可以最大程度地降低運輸阻力。如使用具有多達五殼的SNP嵌入式多殼空心MOF所展示的那樣，這些特性導致了較高的Li-O2電池電化學性能，包括高的體積容量和低的過電勢。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202000283鋰金屬負極是下一代高能量密度電池最有潛力的負極之一。然而，Li枝晶的嚴重生長和大體積膨脹導致容量快速下降和壽命縮短，特別是在高電流密度和高容量下。在此，北京理工大學陳人杰課題組提出了一種柔軟的3D Au納米顆粒@石墨烯雜化氣凝膠（Au-GA）作為鋰金屬負極的親鋰基質。Au-GA大的表面積和相互連接的導電路徑顯著降低了電極的局部電流密度，從而實現了均勻的Li沉積。此外，3D多孔結構有效適應了鋰電鍍/剝離過程中大的體積膨脹，并且LixAu合金作為固溶體緩沖層，以完全消除Li成核的過電勢。對稱電池可以在8 mA cm-2下穩定地循環8 mAh cm-2，并表現出超長的循環：在2 mA cm-2下1800 h、2 mAh cm-2，在4 mA cm-2下1200 h、4 mAh cm-2，并具有低的過電勢。全電池由Cu@Au-GA-Li負極和LiFePO4正極組裝而成，可維持8 C的高倍率，并在2 C下1100次循環后保持59.6 mAh g-1的高容量。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202002013
超薄2D介孔TiO2/rGO異質結用于高性能鋰存儲
鋰離子電池（LIBs）已被廣泛應用，并對其作為各種電子設備有效能源補充方面進行了研究。二氧化鈦（TiO2）具有高的理論容量（335 mAh g-1），并且在鋰化時具有較低的體積膨脹率，被認為是LIBs最有希望的負極材料之一。然而，TiO2的應用由于其低的電導率和緩慢的離子擴散速率而受到阻礙。本文中，澳大利亞伍倫貢大學侴術雷團隊、中國科學院寧波材料技術與工程研究所陳國新團隊和中南大學Xiang Xiong團隊合作，通過層層組裝工藝，制備了2D超薄介孔TiO2/還原石墨烯（rGO）異質結構。超薄介孔TiO2和rGO納米片的協同效應顯著增強了復合材料的離子擴散和電子電導率。引入的2D介孔異質結構在200 mA g-1的電流密度下可顯著提高到350 mAh g-1的容量，并具有出色的循環穩定性，在1 A g-1高電流密度下可在1000次循環中維持245 mAh g-1的容量。原位透射電子顯微鏡分析表明，所制備2D異質結構的體積隨Li+的嵌入和脫出而略有變化，從而有助于提高長循環性能。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202000030
