荣登榜首！Advanced系列能源转换与存储类封面大赏（6月第4期）

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电解CO2还原
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韩国陶瓷工程技术研究所（KICET）Tae Ho Shin博士团队联合韩国科学技术院Kang Taek Lee教授等人报道了一种基于La(Sr)Cr(Mn)O3（LSCM）陶瓷的还原CO2的电极材料。LSCM可传导O2-、结构稳定、成本低，常作为固体氧化物电解池（SOEC）中的正极。
本工作将LSCM与Ce(Mn, Fe)O2（CMF）复合，提升了LSCM还原CO2为CO和O2-的活性。以CO2为燃料、LSCM/CMF为电极的电解池在1123 K下，1.5 V或1.2 V下电解电流分别为2.64 A/cm2或1.22 A/cm2。LSCM活性的升高与CMF诱导形成表面氧空位缺陷有关。这些氧空位缺陷促进CO2在LSCM表面的吸附，利于 CO2转化为(CO3)–中间体。
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封面左上方为正极侧，CO2分子不断碰及LSCM/CMF的表面并被转化为CO。右下侧的负极侧有氧气分子逸出。这个过程为本文报道的固态氧化物电解池涉及的反应。LSCM/CMF晶体结构中的白色空圈标注了氧缺陷的位置。氧缺陷是LSCM/CMF催化性能的保障。

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超级电容器离子扩散机理
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德国波鸿鲁尔大学（Ruhr-Universität Bochum）Lars Borchardt教授、德国莱比锡大学（Universität Leipzig）Muslim Dvoyashkin博士及合作者探究了超级电容器碳电极的多级孔结构（pore hierarchy）对离子传输的影响。离子在多孔碳中的扩散过程很大程度决定了超级电容器的功率密度这一核心性能。
作者们利用核磁共振、电化学阻抗、理论模拟等表征方法指出，对于碳颗粒电极材料（如活性炭），离子在颗粒内部传输过程仅在十微米以上时才会成为离子扩散的主要阻力来源。因此，碳颗粒的平均大小会强烈影响离子传输速率。
此外，作者们还发现多级孔结构对于不同电解液体系的影响是不同的：对于纯离子液体或被有机溶剂稀释的离子液体电解液，多级孔结构有助于提升离子在电极内的传输速率；而对于不含离子液体的有机电解液，多级孔结构中的微孔会造成离子去溶剂化，致使裸露的离子在孔道内扩散缓慢，反而极大地降低了离子的传输速率。本工作的结论强调了超级电容器电极结构需要针对不同电解液体系优化。
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封面主体显示多级孔模型及离子在孔道内的扩散路径（线条上红色代表高阻力部分，绿色代表低阻力部分）。画面正前放置着三块超级电容器器件。据上面的标签和图像可看出三块超级电容器分别使用了多级孔碳电极（Chierarch）、微孔碳电极（Cmicro）和介孔碳电极（Cmeso），为论文研究的三个对象。右侧还有一个NMR的绿色图标，代表了NMR测试离子扩散系数的方法。

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柔性锂金属电池
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韩国延世大学（Yonsei University）Sang-Young Lee教授、韩国电子通信研究院（Electronics and Telecommunications Research Institute）Young-Gi Lee等报道了一种用于柔性电池的电极集流体。其制备方法是将金属镍或金属铜电镀到聚对苯二甲酸乙二酯（PET）纤维上，从而形成柔性导电网络。该柔性集流体可负载金属锂制成柔性负极，或锂过量层状氧化物制成柔性正极。这两种电极构成的柔性锂金属电池柔性好，质量比电容及器件体积比电容分别达到506 Wh/kgcell和765 Wh/Lcell。
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打开柔性电池后可以看到纤维状的锂金属负极（上层）和纤维状的正极（下层）。红色和绿色的发光小球在电极中穿梭，可能代表了电子和离子在电极中传导、扩散。电池外连到一辆电动汽车。汽车的车灯被点亮，表明电池正对外输电。银白色色调的构图显得简洁清爽。

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水系锌离子电池正极材料
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韩国汉阳大学（Hanyang University）Heejoon Ahn教授及合作者报道了一种水系锌离子电池的新型层状钒基正极材料。作者们利用超声法，将PEDOT导电高分子引入到层状钒酸铵线状纳米晶的层间。导电高分子的引入不仅提升了钒酸铵电极材料的整体导电性（4.1×10−2 S/cm），还因拓宽了层间距（11.2 Å）而使Zn2+嵌入/脱嵌更容易，电极活性位点增多，结构稳定性提高。
所制备的电极在0.5 A/g和20 A/g电流密度下的分别展现出344 mAh/g和155 mAh/g电容；10 A/g电流密度下连续充放电1000次的电容保持率为94%。本工作为设计新型水系锌离子电池层状电极材料提供了参考。
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封面主体是一块锌离子电池和它的正极材料结构示意图。电池上端透明空窗中展示了正极材料，近处则为该材料的具体结构：红层代表钒酸铵网络，蓝色层代表PEDOT。PEDOT中有电流，意为PEDOT相对高的导电性；黄色发光小球在PEDOT和钒酸铵界面穿梭，代表Zn2+扩散。背景的蓝天、白云、青草、太阳能电池板、风车指代新能源应用背景。此外，画面左侧电池封装箱上的ESS可能是Energy Storage System的缩写，同样指向了能源存储的应用背景。

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高分子固态电解质

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印度拉吉夫·甘地石油技术研究所Umaprasana Ojha博士课题组报道了一种新型水凝胶固态电解质材料。这种凝胶电解质材料主要由两种高分子材料组成。其一为交联的聚(丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)（PAMPS），为凝胶保水；其二为聚丙烯酰胺链，为凝胶提供力学强度。所合成的凝胶浸泡无机盐水溶液后便能形成水凝胶电解质。水凝胶水含量高达96 wt.%，抗拉强度和杨氏模量分别为2与1.67 MPa，可被用于锂离子电池或锌离子电池中的电解质。
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封面上一片正在为手机充电的电池打开，展出了其中粉红色的凝胶电解质。这块电解质不简单，火、冰、水、压力均无法破坏这块电解质，突显了电解质的稳定特点。右上方放大图展示了电解质中的交联聚合物微观网络。画面背景上方有光线洒下，使背景看起来像在深水中，对应了水凝胶含水量高的特点。

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原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/14/daf6176387/

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