清华大学张强教授、华南农业大学刘应亮教授、澳大利亚悉尼大学陈元教授与北京理工大学黄佳琦教授(共同通讯)等人联合总结了用于便携式电子设备(PED)的可充电电池技术的进展,介绍了电池技术对PED发展的关键贡献。首先全面概述PED的历史进展,然后详细描述了四种具有代表性的可充电电池(铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池)及其对不同类型PED发展的实际影响,包括传统的PED(手机、笔记本电脑、数码相机)以及新兴的PED(可穿戴电子设备和无人机)。最后,介绍了当前电池技术的发展趋势和未来机遇。随着可充电电池技术的进步,越来越多的多功能PED在不久的将来涌现。A review of rechargeable batteries for portable electronic devices, InfoMat 2019. DOI: 10.1002/inf2.12000
2、原子级电催化剂加速锂硫电池中硫物种的氧化还原动力学
北京理工大学黄佳琦教授(通讯)等人提出了一种卟啉衍生的原子级分散Co-N-C电催化剂,从而加速锂硫电池中的硫氧化还原反应。通过恒电位间歇滴定技术(PITT)量化液固转化的电催化效率,提供了对原子级电催化剂赋予的特定相演变的动力学理解。得益于原子分散的“亲锂”和“亲硫”位点,精心设计的原子级电催化剂赋予锂硫电池显著的循环稳定性(300次循环后衰减率为0.10%)、优异的倍率性能(1035 mAh g-1@2 C),以及令人印象深刻的面积容量(10.9 mAh cm-2,硫负载量为 11.3 mg cm-2)。这项工作将原子级电催化剂推广到Li-S化学,加深了对硫物种演化的动力学理解,并鼓励了新兴电催化剂在其他多电子/多相反应系统中的应用。Expediting redox kinetics of sulfur species by atomic-scale electrocatalysts in lithium-sulfur batteries, InfoMat 2019. DOI: 10.1002/inf2.12056
吉林大学韩炜教授、王丽丽副教授(共同通讯)等人通过低温原位聚合合成了聚苯胺(PANI)/Ti3C2Tx纳米复合材料,可以最大限度地减少对Ti3C2Tx的损伤同时保证PANI的聚合质量。混合系统确保了传感反应的有效电子转移,MXene中丰富的官能团创造了丰富的活性位点,导致室温下灵敏度比原始的MXenes高约2.3倍。同时,基于PANI/Ti3C2Tx的柔性传感器实现了0.4秒的超快响应速度,在室温下连续弯曲 (0-120°) 后显示出良好的机械稳定性、灵活性和高达27.4% 的稳定灵敏度。此外,DFT模拟证明了通过引入MXenes材料实现的优异吸收能力和高催化活性。High-performance flexible sensing devices based on polyaniline/MXene nanocomposites, InfoMat 2019. DOI: 10.1002/inf2.12032
5、单斜晶V3O5 : 一种新型锂离子电池插层负极
中国科学技术大学余彦教授和广东工业大学黄少铭、芮先宏教授(共同通讯)等人首次将真空煅烧合成的单斜晶V3O5材料用作锂离子电池 (LIB) 负极,表现出优异的倍率性能(在20和50 A g-1时分别显示出144和125 mAh g-1的比容量)和长循环性能(在50 A g-1下持续2000次循环仍保持117 mAh g-1的比容量)。这归因于V3O5的3D开放框架结构引起的快速反应动力学(锂扩散系数:~10-9 cm2 s-1)。此外,异位XRD研究了伴随V3O5相演变的反应机制的重要见解,揭示了V3O5在响应锂化/脱锂作用时发生插层反应而几乎不产生结构变化。Oxyvanite V3O5: A new intercalation-type anode for lithium-ion battery, InfoMat 2019. DOI: 10.1002/inf2.12011
6、用于保护锂硫电池负极的致密无机层
清华大学张强教授(通讯作者)等人提出了一种由锂负极和离子液体之间异位反应形成的致密无机层(CIL)抑制多硫化物穿梭效应的有效策略。具有CIL保护的锂负极的Li-S电池的库伦效率(CE)为 96.7%,而裸露的锂负极CE为 82.4%。此外,循环过程中锂的腐蚀得到有效抑制。当应用于工作电池时,具有CIL保护的超薄(33 μm)锂负极的Li-S电池在100次循环后保留了80.6% 的初始容量,而裸露锂负极为58.5%,进一步证明了这种策略的实际应用潜力。该研究提出了一种可行的界面调节策略,以在多硫化物的存在下保护锂负极,并为在实际条件下保护锂硫电池中的锂负极开辟了道路。A compact inorganic layer for robust anode protection in lithium-sulfur batteries, InfoMat 2020. DOI: 10.1002/inf2.12046
7、用于锂硫电池的二维MXenes综述
瑞士联邦理工学院联邦材料科学研究所张传芳(通讯作者)等人回顾总结了用于锂硫电池的MXenes材料的最新进展。首先介绍了Mxene材料的合成方法与常见性能,然后重新审视了基于DFT的理论计算,以模拟MXenes和多硫化物之间的相互作用(锚定和催化)。接下来介绍了MXenes材料在锂硫电池中的具体应用(硫主体和隔膜),还介绍了基于MXenes的锂硫电池综合设计和新颖的可穿戴应用等。最后,提出了用于锂硫电池的Mxene材料的挑战及提高电极/器件性能的解决方案。Two-dimensional MXenes for lithium-sulfur batteries, InfoMat 2020. DOI: 10.1002/inf2.12080
8、用于钾存储的金属硫属元素化物
澳大利亚伍伦贡大学郭再萍教授、周腾飞(共同通讯)等人讨论了当前基于金属硫属化物的钾离子电池(PIBs)面临的关键技术进步和主要障碍,重点介绍了金属硫属化物的结构、成分和性能对PIBs电化学性能的影响。同时,通过举例总结了主要的改性策略,包括放电深度限制、纳米结构工程、碳纳米相限制和三元合金化,可用于解决金属硫属化物固有的结构不稳定性和低电/离子电导率,从而提高电化学性能。此外,还介绍了使用金属硫属化物基材料的其他新型K+储能系统。最后分享了对当前挑战和未来研究方向的见解,希望为用于PIB和其他先进K+储能系统的高性能金属硫属化物基负极材料的设计和制造提供启发。Metal chalcogenides for potassium storage, InfoMat 2020. DOI: 10.1002/inf2.12101
9、用于提高二维材料光电探测器性能的设计策略
南京大学王欣然教授(通讯作者)等人探讨了近年来基于二维材料的光电探测器的研究进展。根据其物理机制(光伏效应、光电导效应、光热电效应或光热效应和表面等离子体波辅助效应)将设计策略和器件结构分为四类,并总结了器件性能。然后,展示了一些提高光电探测器性能的设计策略,主要讨论集中在垂直异质结光电二极管和局部场增强光电导体上。最后,描述了二维材料光电探测器的未来前景和发展方向。Design strategies for two-dimensional material photodetectors to enhance device performance, InfoMat 2019. DOI: 10.1002/inf2.12004
10、钠离子电池用醚基和酯基电解液的最新研究进展
澳大利亚伍伦贡大学高级研究员侴术雷博士和华南师范大学李伟善教授(共同通讯)等人联合总结了钠离子电池(SIBs)有机电解液的最新研究进展,重点关注醚基和酯基电解液。首先简要介绍了有机电解液的基本要求(高离子电导率、电化学/化学稳定、热稳定、成本低等),然后展开介绍了碳酸酯基电解液(碳酸盐溶剂、钠盐和添加剂)和酯基电解液的研究进展。最后,为了更好地迎合电极的需求,作者给出了SIBs电解液未来值得关注的研究方向。目前,仍然需要设计电解液新配方和开发新成分,以便在未来几年内大规模应用SIBs。Recent research progresses in ether- and ester-based electrolytes for sodium-ion batteries, InfoMat 2019. DOI: 10.1002/inf2.12023