Nano Lett：通過高速噴霧熱解精細(xì)結(jié)構(gòu)控制的Si-SiOx-C復(fù)合材料用于鋰離子電池負(fù)極

負(fù)極Si-SiOx-C|盡管具有高的理論容量，鋰離子電池硅（Si）負(fù)極在各個方面都難以滿足商業(yè)化要求。特別地，Si的巨大體積膨脹使得同時實(shí)現(xiàn)高的初始庫侖效率（ICE）和長期循環(huán)壽命是非常具有挑戰(zhàn)性的。本文報告了噴霧熱解準(zhǔn)備Si-SiOx復(fù)合材料使用含有Si納米顆粒，檸檬酸和氫氧化鈉（NaOH）的水性前體溶液。在前驅(qū)體溶液中，NaOH對Si納米顆粒進(jìn)行蝕刻產(chǎn)生[SiO4]4-。在噴霧熱解的動態(tài)過程中，[SiO4]4-轉(zhuǎn)化成SiOx基質(zhì)，檸檬酸在分解催化劑NaOH的幫助下分解成碳表面層。結(jié)果，在流動反應(yīng)器中通過停留時間僅為3.5秒的一鍋法產(chǎn)生Si-SiO x復(fù)合材料，其中Si納米結(jié)構(gòu)均勻地嵌入具有碳表面層的SiO x基質(zhì)中。在Si疇尺寸和Si-to-O比方面的佳復(fù)合結(jié)構(gòu)顯示出優(yōu)異的電化學(xué)性能，例如在0.06C倍率下達(dá)到1561.9mAh g-1的可逆容量和80.2％的ICE以及在1C倍率100個循環(huán)后87.9％容量保持率。

     Nano Lett：新型納米精細(xì)電置換反應(yīng)合成中空Sb@C蛋黃殼球構(gòu)成高倍率Li/Na離子電池的穩(wěn)定負(fù)極

負(fù)極Sb@C蛋黃殼球|次開發(fā)了一種新的溶致液晶基組裝策略，以制造具有高度取向的層狀結(jié)構(gòu)五氧化二釩納米帶和氧化石墨烯片的復(fù)合膜。所得膜顯示出高導(dǎo)電性，良好的機(jī)械穩(wěn)定性和優(yōu)異的柔性，這使得它們可以用作柔性能量儲存裝置中的高性能電極。

     鋰-硫電池多硫化物清除層|鋰-硫電池具有高理論能量密度，環(huán)境友好性和低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此具有巨大的潛力用于下一代能量存儲。在循環(huán)期間產(chǎn)生的中間體多硫化物，可能在電極之間穿梭，降低能量密度和循環(huán)壽命。本文報告了一類再生多硫化物清除層（RSL），其有效地固定和再生多硫化物，特別是對于高硫負(fù)荷（例如6mg cm-2）的電極。所得到的電池表現(xiàn)出365Wh kg-1的高質(zhì)量能量密度，7.94mAh cm -2的初始面積容量，靜止3天后2.45％的低自放電率和顯著延長的循環(huán)壽命。這種阻擋作用已經(jīng)徹底被研究其與氧化物的功函數(shù)以及它們與多硫化物的結(jié)合能相關(guān)。這項工作不僅提供了一種新型的RSL以減輕穿梭效應(yīng)，而且提供了一種先進(jìn)鋰硫電池的量化設(shè)計框架。

     3D層狀大孔/介孔硅|多孔硅已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)在許多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，包括催化劑和鋰離子電池。三維層狀大孔/介孔硅由零維的二氧化硅顆粒通過簡易和可擴(kuò)展的鎂熱還原過程合成。通過對宏觀/介孔硅的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表征，提出了控制多孔硅形成的自模板機(jī)理。展示了作為鋰離子電池負(fù)極和光催化析氫催化劑的應(yīng)用。發(fā)現(xiàn)宏觀/介孔硅顯示出比商業(yè)納米和微米尺寸的硅顆粒顯著改善循環(huán)和倍率性能。在0.2A g-1下300次循環(huán)后，可逆比容量仍保持高達(dá)959mAh g-1，具有1.4mg cm -2的高質(zhì)量負(fù)載密度。在2Ag-1的大電流密度下，顯示出632mAh g-1的可逆容量。大孔和介孔結(jié)構(gòu)的共存實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的性能。與硅納米顆粒相比，大孔/介孔硅還顯示出對光催化析氫的優(yōu)異催化性能。

     MOF塊體鋰離子存儲|近，納米尺度的金屬有機(jī)框架（MOF）材料在鋰離子電池（LIB）應(yīng)用方面獲得了極大的關(guān)注，而塊體金屬有機(jī)框架材料通常表現(xiàn)出差的Li離子存儲性能。本文報告了如何使用MOF塊體獲得令人印象深刻的鋰離子存儲性能。通過合適的設(shè)計，將具有各種尺寸的小無機(jī)納米域引入到MOF塊體中，形成的金屬無機(jī)-有機(jī)雜化復(fù)合物（M-IOHC）可以存儲兩倍于金屬基MOF（M-MOF）塊體的鋰離子。除了良好的Li離子存儲性能之外，示例的M-10HC還表現(xiàn)出超過400個循環(huán)，具有三倍容量和100％容量保持率。增強(qiáng)的Li離子存儲能力和循環(huán)性不僅歸因于由超小無機(jī)納米域誘導(dǎo)的MOF塊體中局部相分離和MOF塊體的自納米結(jié)晶以及隨后形成的無機(jī)納米晶體本身，而且歸因于包括金屬氧化物無機(jī)納米晶體和包裹的CN有機(jī)物質(zhì)的穩(wěn)定框架。M-IOHC在全電池中的應(yīng)用由Ni-IOHC負(fù)極和商業(yè)LiFePO 4正極組成，其提供優(yōu)異的能量和功率性能。

     有序大孔TiNb2O7負(fù)極|使用聚苯乙烯膠體晶體作為硬模板制備由互連單晶納米顆粒構(gòu)成的三維有序大孔（3DOM）TiNb2O7。這種結(jié)構(gòu)提供容易的Li+嵌入/脫出和快速電子轉(zhuǎn)移途徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效鋰離子插層贗電容行為。

     鋰離子電池層狀結(jié)構(gòu)正極|本文通過使用先進(jìn)的掃描透射電子顯微鏡展示了商業(yè)LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正極晶內(nèi)裂紋的成核和生長的意外觀察。發(fā)現(xiàn)晶內(nèi)裂紋的形成與高電壓循環(huán)直接相關(guān)，是電化學(xué)驅(qū)動和擴(kuò)散控制的過程。注意到晶粒內(nèi)裂紋的特征是從晶粒內(nèi)部開始，這是基于位錯的裂紋孵化機(jī)理的結(jié)果。這種觀察與一般理論模型形成鮮明對比，其預(yù)測從晶界或顆粒表面引發(fā)晶內(nèi)裂紋。研究強(qiáng)調(diào)，保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是層狀正極材料高電壓使用的關(guān)鍵一步。

Energy Environ. Sci：光充電便攜式電源：基于微型Si太陽能電池和印刷固態(tài)鋰離子電池的單片集成

太陽能-鋰離子電池單片集成|本文介紹了一種新型的在微型晶體硅光伏電池（c-Si PVs）和打印固態(tài)鋰離子電池上單片集成的光伏便攜式電源系統(tǒng)，研究者通過串聯(lián)打印技術(shù)在小型晶體硅光伏電池的電極上直接組裝了固體鋰離子電池。這種光伏-鋰離子電池器件與傳統(tǒng)的單光伏電池、鋰離子電池設(shè)備相比，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電、低光照下使用、高溫條件下光伏充電、7.61%的光電子轉(zhuǎn)化存儲效率以及優(yōu)異循環(huán)性能等。