能源周报：JACS、Angew、AM、Joule、AEM等大合集！

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https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202004284

8. J.Am. Chem. Soc. ： 具有高电化学稳定性的新型离子导电氟化醚电解质

对于诸如便携式电子设备和运输之类的应用，非常需要增加电池能量密度。然而，许多下一代电池受到电解质选择的限制，因为在大多数电解质中通常观察到高离子电导率和较差的电化学稳定性。例如，基于醚的电解质具有高离子电导率，但在4 V以上时不稳定，这会妨碍使用具有较高能量密度的高压正极。相反，氢氟醚（HFE）具有高氧化稳定性，但不溶解锂盐。 在这项工作中，研究者合成了一类新的氟化醚电解质，该电解质将HFE的氧化稳定性与醚在单个化合物中的离子电导率相结合。 研究显示，在高达5.6 V的氧化稳定性下，可以获得高达2.7×10 ^{⁻ 4} S / cm（在30°C）的电导率。与典型的醚相比，该化合物还显示出更高的锂迁移数。此外，分别使用核磁共振（NMR）和分子动力学（MD）来研究它们的离子迁移行为和离子溶剂化环境。最后证明了这些新型电解质可与富镍层状正极（NMC 811）一起使用，以C / 5的倍率获得超过100个循环。具有高离子电导率和高电化学稳定性的新型分子的设计是合理设计下一代电池的新方法。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11056

9. Adv.Mater. : 反式尖晶石结构Mg ₂ TiO ₄ 涂层介电极化抑制富锂正极材料析氧

高能量富锂层状正极材料（约900 Wh kg ^-1 ）在循环过程中会遭受严重的容量和电压衰减，这与层状到尖晶石相变和氧还原反应有关。当前的努力主要集中在表面改性以抑制这种不希望的结构转变。但是，真正的挑战可能源自充电时氧气的连续释放。 在此，报道了使用Mg ₂ TiO ₄ 作为验证材料，在表面涂层中通过介电极化来抑制富锂材料的氧析出。 在表面层中产生反向电场可有效抑制大量氧阴离子的向外迁移。同时，通过密度泛函理论模拟证明，Mg和Ti的高氧亲合元素可通过增强氧释放反应的能垒来很好地稳定富锂材料的表面氧。受益于这些，改进的富锂电极表现出令人印象深刻的可循环性，即使在2 C（约0.5 A g ^-1 ）下经过700次循环后，仍具有约81％的高容量保持率，远优于未经修饰的同类电极的44％。此外，Mg ₂ TiO ₄ 涂层大大降低了富锂材料的电压衰减，降解率降低了约65％。这项工作为操纵电极材料的表面化学以控制高能量密度可充电电池的氧活度提出了新的见解。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202000496

金属锌具有高理论容量、低成本等优点，是一种很有吸引力的电池负极材料。然而，目前的锌负极在剥离/电镀过程中库仑效率低，枝晶生长严重，阻碍了它们的实际应用。 研究表明，锌和铝共晶合金化是解决这些不可逆性问题的有效方法，它们是由交替的锌和铝纳米釉组成的层状结构。 层状纳米结构不仅促进了共晶前驱体Zn ₈₈ Al ₁₂ (at%)合金的脱锌，而且原位产生了核/壳为铝/氧化铝的层间纳米颗粒，进而引导锌的后续生长，使无枝晶的锌剥离/电镀在去氧水系电解质中的时间超过了2000h。这些优异的电化学性能使Zn ₈₈ Al ₁₂ 合金负极和K _x MnO ₂ 正极构成的锌离子电池在高功率下提供高能量密度，并在200小时后仍保持100%的容量。

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https://www.nature.com/articles/s41467-020-15478-4

11. Joule ：锌离子电池实施的科学挑战

本综述的重点是锌离子电池电化学的基本方面，在过去几年中，这些方面是人们所了解的最少的，而且这些方面已经取得了进展。本综述为今后的研究提供几方面的指导： (1)水介质中H ⁺ /Zn ²⁺ 共嵌入的重大挑战；(2)锌离子电池电化学对转化反应的限制；(3)非水系电解质和有机正极材料中易溶Zn ²⁺ 脱嵌的积极方面；(4)电极与电解质界面的去溶剂化；(5)控制锌枝晶生长的溶液；(6)提出了该领域的电化学方案。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435120300945

优化有机光伏（ OPV ）材料的分子结构是提高功率转换效率（ PCE ）的最有效方法之一。对于具有特定共轭骨架的出色分子系统，优化调节烷基链对于充分开发其光伏潜力具有重要意义。 在这项工作中，烷基链的优化是在 BTP-4Cl-BO （ Y6 衍生物）的氯化非富勒烯受体（ NFA ）上进行的，在 OPV 电池中获得了非常令人印象深刻的光伏参数。 为了获得更多有序的分子间堆积，在 BTP-eC11 的边缘将正十一烷基缩短为正壬基和正庚基。结果，合成了 BTP-eC9 和 BTP-eC7 的 NFA 。 BTP-eC7 的溶解度相对较差，因此限制了其在器件制造中的应用。幸运的是， BTP-eC9 具有良好的溶解性，并且同时具有比 BTP-eC11 更高的电子传输性能。值得注意的是，由于同时提高了短路电流密度和填充因子，基于 BTP-eC9 的单结 OPV 电池记录的最大 PCE 为 17.8 ％，认证值为 17.3 ％。这些结果表明，最小化烷基链以获得合适的溶解度和增强的分子间堆积具有进一步改善其光电性能的巨大潜力。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201908205

硫醇化的金纳米团簇（ NCs ）吸附在 TiO ₂ 上的过程中，碱金属离子（ AMI ）的存在在实现高功率转换效率和抑制金属纳米团簇敏感的太阳能电池中异常的电流 - 电压滞后方面起着至关重要的作用。 AMI 的这种隐藏作用与 NCs 和 TiO2 之间的吸附强度密切相关，这表明寻求对 NC-TiO2 界面的全面理解并设计界面工程技术以支持 NCs 的光能转换应用的新进展的重要性。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00561

钙钛矿太阳能电池（ PSC ）已成为有前途的低成本太阳能发电器，但大多数报道的高性能 PSC 都采用在高温（≥ 450 ° C ）下处理的电子传输层（ ETL ，主要是 TiO ₂ ），这最终可能阻碍开发灵活的 PSC 。因此，强烈需要开发具有与高温处理的 PSC 相当的性能水平的低温处理的 PSC （ L-PSC ）。 在这项研究中，通过有效钝化有机 - 无机杂化钙钛矿（ OIHP ）晶体中和 ETL/OIHP 界面的浅层陷阱和深层陷阱，开发了具有改善的长期稳定性和可忽略的磁滞的高效 L-PSC 。 在已报道的 L-PSC 中，具有碱性氯化物修饰的 L-PSC 具有最先进的性能（功率转换效率（ PCE ） =22.6 ％），并且具有长期保存期限。通过监测阱状态分布，揭示了深层阱的长期稳定性和有效钝化的起源。此外，还证实了大面积器件的高 PCE （ 21.3 ％， 1.12cm ² ），证实了修饰的均匀性。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00596

基于聚合物供体和非富勒烯受体（ NFA ）的三元有机太阳能电池正在提供高功率转换效率（ PCE ）。现在，需要进一步改善以提高有机光伏电池的使用寿命。 在这里，研究者选择了三个具有不同电子亲和力和结构特性的 NFA ，发现结晶度最高的第三种成分 O-IDTBR 在受体相中可选择性混溶 。与 PM6 ： Y6 二元器件（ 15.2 ％ PCE ）相比，这减少了陷阱辅助的重组，并提供了 16.6 ％的 PCE 和 0.76 的填充因子。电荷传输和重组分析显示， O-IDTBR 充当电荷中继器，可改善供体和受体材料的电荷转移，从而使传输更有序。我们发现，将三元器件中的陷阱形成最小化可在完全阳光照射（ AM1.5G ）时使光诱捕器失活。结果，与二元电池相比，三元器件在 225h 内没有任何 PCE 下降，而二进制电池的初始性能损失超过 60 ％。

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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.0c00604

作为商业应用中的关键步骤，可缩放打印技术已成为有机太阳能电池领域的研究前沿。但是，由于制造工艺的不同，在实验室到制造的转换中总是会不可避免地发生效率损失。实际上，光伏性能的下降主要与电压损失有关，电压损失主要受相分离形态的多样性和光敏材料化学结构的影响。 将富勒烯衍生物茚 C60 双加合物（ ICBA ）引入 PBDB-T-2F ： IT-4F 系统中，以控制刮涂过程中的活性层形态。 因此，作为对称的富勒烯衍生物， ICBA 可以调节结晶趋势和分子堆积方向并抑制电荷载流子复合。这种三元策略克服了叶片涂布过程中较弱的剪切脉冲引起的形貌问题。受益于减少的非辐射复合损失，通过叶片涂层制造了 1.05cm ² 的器件，功率转换效率为 13.70 ％。该方法为在可缩放打印方法期间恢复电压损耗提供了有效的支持。

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https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000417

17. Adv. Funct. Mater. : 离子缔合粘弹性尼龙电解质为固体电池提供同步耦合界面

不受阻碍的电荷转移激活的电解质 / 电极异质界面在固态和柔性电池中起重要作用。但是，连续的电化学循环和机械变形会导致结构错位和不良反应。一个重要的挑战是确保电池组件之间的准确接触。 本文提出了基于高粘弹性聚酰胺（ PA ，尼龙）的固体电解质的定制解决方案。该方法涉及使用双（三氟甲烷）磺酰亚胺锂（ LiTFSI ）的浓水溶液，通过桥接的阳离子 - 阴离子缔合在结构上 “ 解压缩 ” 并重新连接原始氢键合的 PA 链。 这种精心设计的交联技术使所得到的电解质具有多种优选的机械特性，包括高粘弹性和可逆拉伸性，以及以高离子电导率（ 2.7×10 ^-4 S cm ^-1 ）和高阳极稳定性（ > 3 V 相对于 Zn / Zn ²⁺ ） 。进一步展示了具有良好集成配置的柔性电池，其中同步的电解质 / 电极移动即使在极端变形和电化学刺激下也能确保亲密且兼容的界面。这些结果表明，通过重构经典聚合物的结构并开发功能性电解质，可以克服下一代固体电池的界面缺陷所带来的瓶颈。

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https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202000347

近几十年来纳米材料的出现极大地推动了现代储能装置的发展。纳米材料可以提供高容量和快速的动力学，但易于快速的形态演变和降解。因此，为了获得稳定性并充分发挥其优势，它们常常与一个稳定的骨架复合。然而，此类骨架材料的候选材料相当有限，碳、导电聚合物和钛基氧化物是仅有的选择；注意，这些都是非活性或插层化合物。传统上，合金化 / 转化型电极被认为是电化学不稳定的，从来没有被认为是骨架材料。现在，这一观念受到挑战。 本文提出的转化型 MnO 纳米棒作为高容量 Mo ₂ C/MoO _x 纳米棒的阳极骨架在钠离子电池中得到了成功的应用。令人惊讶的是，它能够在 40000 次循环中以 8000 mA g ⁻¹ 的极高速率（约 70 C ）稳定地提供 110mAh g ⁻¹ ，而不会出现容量衰减。

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https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202001026

共价 - 有机骨架（ COFs ）具有结构多样性、骨架可调性和功能多样性等特点，近年来已成为可充电电池用有前途的有机电极材料，引起了人们的广泛关注。可调节的孔结构，加上通过前和后合成策略实现的骨架功能化，使得 COFs 能够精确定制，这为加深对有机电极材料基本问题的理解提供了一个新的视角。本文综述了可充电电池用 COFs 电极材料的研究进展，包括锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池和水锌电池。此外， 本文还将介绍 COFs 的工作原理、优点和挑战、提高电化学性能的策略以及 COFs 在充电电池中的应用 。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201904199

高离子电导率和简便的加工工艺相结合，表明基于硫化物的材料是有前途的固体电解质，有潜力制造锂金属电池。尽管 Li ₂ S-P ₂ S ₅ （