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

負極Si-SiOx-C|盡管具有高的理論容量，鋰離子電池硅（Si）負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)異的電化學性能，例如在0.06C倍率下達到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)定負極

負極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。所得膜顯示出高導電性，良好的機械穩(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，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理。展示了作為鋰離子電池負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959mAh g-1，具有1.4mg cm -2的高質(zhì)量負載密度。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)的共存實現(xiàn)增強的性能。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納米域引入到MOF塊體中，形成的金屬無機-有機雜化復(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。增強的Li離子存儲能力和循環(huán)性不僅歸因于由超小無機納米域誘導的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納米晶體本身，而且歸因于包括金屬氧化物無機納米晶體和包裹的CN有機物質(zhì)的穩(wěn)定框架。M-IOHC在全電池中的應(yīng)用由Ni-IOHC負極和商業(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，進而實現(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)，是電化學驅(qū)動和擴散控制的過程。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。