陳立泉、萬立駿、黃維、劉忠范、田禾、李永舫、陳軍、郝躍等院士大牛能源電池領域科研新進展

1、Nano Letters：多孔碳中的鋰/鈉儲存機制

中科院物理研究所陳立泉院士，王兆翔研究員，王雪峰特聘研究員等人研究通過熱解蔗糖制備的多孔碳的鋰和鈉儲存性能。結果表明，鋰和鈉的主要儲藏行為是吸附性的。相對于Li⁺/Li，在0.0 V以上沒有發現原子Li⁺/Li。明顯的潛在滯后現象歸因于氫參與的鋰的插入和提取。考慮到多孔碳作為活性電極材料或催化劑載體的廣泛應用，該研究將為理解多孔碳材料在能量轉換和存儲領域的鋰和鈉存儲特性提供新的見解。

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

2、JACS：固溶體金屬合金相用于高度可逆的鋰金屬負極

中科大萬立駿院士，季恒星教授等人報告了一種新型的金屬負極，該負極使Li向內生長到金屬箔中而不是表面沉積，從而避免在鋰化-去鋰化循環中形成枝晶。 Li_xAg（x = 4.7-20）金屬箔的合金化-脫合金反應分別涉及相對于Li/Li⁺的電勢為-0.015和+0.015 V的合金的高度可逆相變。研究發現合金化反應引導新生成的鋰原子在鋰化過程中在箔內部擴散以形成合金，而反向脫合金反應在去鋰化時從箔內部提取鋰原子。這樣的過程完全避免了在金屬表面上的鋰鍍層剝落，從而產生了無樹突狀金屬負極。該研究闡明了一種在金屬陽極中存儲鋰的新模式，并提出了為下一代高能LMB優化金屬負極的新策略。

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

3、Angew：乙酸甲銨用于制備高效，穩定全無機鈣鈦礦光伏器件

南京工業大學黃維院士，陳永華和夏英東等人提出了一種通過MAAc離子液體溶劑的有效的相互作用定制策略。通過簡單的一步法在環境空氣中即可獲得PCE為17.10％，Voc超過1.30 V的高效穩定的全無機鈣鈦礦器件。研究人員觀察到強力的Pb-O相互作用和MAAc與PbI₂之間的N–H…I氫鍵，這是具有低陷阱密度的高質量鈣鈦礦薄膜的形成原因，因此也具有較高的器件性能。此外，研究人員發現在鈣鈦礦前體溶液和最終的鈣鈦礦膜中均顯示出優異的穩定性。

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

4、ACS Nano：大規模合成具有多功能石墨烯石英纖維電極

北京大學劉忠范院士，劉開輝研究員等人結合石墨烯優異的電學性能和石英纖維的機械柔韌性，設計并通過強制流動化學氣相沉積（CVD）制備了混雜石墨烯石英纖維（GQF）。高導電性、卓越的吸附能力和精細的結構使GQF成為一種很有前途的實時氣體檢測方法。此外，利用石墨烯的柔韌性和石英纖維的高強度等優點，可以將所制備的GQFs編織成具有可調片電阻的平方米級GQFF。這項工作不僅提供了一種多功能石墨烯纖維材料，而且為傳統材料與前沿材料的結合提供了研究方向，將有助于石墨烯與石英纖維在不久的將來實現產業化和商業化。

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

5、Solar RRL：N719@TiO₂添加劑抑制界面缺陷濃度進而提高了界面電荷傳遞性能

華東理工大學的田禾院士、武文俊，中科院物理所Shi Jiangjian等通過N719染料負載的納米TiO₂而獲得N719@TiO₂納米粒子。紅外光譜中不對稱NH₃⁺和對稱NH₃⁺的峰強度變化表明MA與羧基之間存在明顯的相互作用。以TiO₂納米粒子作為結合染料幫助結晶，N719的無界羧基遍布四周，這大大提高了鈣鈦礦表面MA空位的鈍化效果。借助TPV和TPC，在不同的穩態偏壓下提取的總光誘導電荷，與控制設備相比，含N719@ TiO₂的設備中的短路電流密度（Jsc）顯著提高。這是由于電荷提取性能的提高引起的。這為通過在n型半導體（nano-TiO₂）上負載有羧基錨定基團的有機鈍化劑鈍化缺陷以增強PSC的性能提供了新思路。

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

6、AM：高效的全小分子有機太陽能電池

中科院化學所及蘇州大學李永舫院士和中科院化學所孟磊研究員等人合成了一系列在噻吩共軛側鏈上具有不同取代基的寬帶隙小分子供體。所有相應的以Y6為受體的SM-OSC均表現出相當有效的光伏性能。其中，基于SM1-F的SM-OSC的PCE最高，為14.07％，這是迄今為止報道的SM-OSC的最佳效率之一。此外，基于SM1F的器件還具有優異的厚度不敏感特性，這表明SM-OSC的大面積制造潛力很大。形態分析的結果表明，小分子供體的不同側鏈顯著影響其結晶性特征和聚集特征。此外，TA結果證實有效的激子離解和電荷傳輸，并產生了高效的SM-OSC。這項工作不僅實現了高效的SM-OSC，而且還提供了對側鏈工程和TA對納米級形態，光物理性質以及光伏性能的影響的透徹理解，對后續研究具有很好的指導意義。

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

7、Nature Communications：化學自充電水系鋅離子電池

南開大學陳軍院士，牛志強研究員等人報道開發了一種化學自充電式水系鋅離子電池系統(ZIBs)，該系統將化學能的收集，轉化和存儲集成在單個CaV₆O₁₆·3H₂O（CaVO）正極中。這種系統具有與常規ZIBs相似的兩電極配置。它可以通過自發的氧化還原反應從周圍環境中收集能量，然后將化學能轉化為電能并將其存儲在ZIBs中。因此，通過將CaVO正極直接暴露在空氣中而無需任何外部電源，就可以對所得的ZIBs進行自我充電。該研究將為下一代自供電系統提供有前景的研究方向。

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

8、Adv Sci:緩沖層策略用于制備高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池

西安電子科技大學郝躍院士、常晶晶、林珍華等人將CsBr用作NiO_x層和鈣鈦礦層之間的緩沖層，以調節接觸性能。發現CsBr緩沖層可以緩解界面應力，以較大的晶粒尺寸增強鈣鈦礦膜的質量，提高電荷提取效率，并減少電荷復合。詳細的機制通過各種技術和第一性原理計算進行了分析。最終，獲得了具有19.7％的高PCE和良好的設備穩定性的PSC。此方法簡單且可擴展。它與低成本的柔性能源設備兼容，并且可以促進鈣鈦礦光伏技術的未來商業化。

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

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