這是一篇你很關(guān)心的儲能電池最新研究集錦

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當STM的分辨率達到毫秒級別，他們發(fā)現(xiàn)石墨烯的生長與表面Ni單原子直接關(guān)聯(lián)。這些單原子存在于處于生長狀態(tài)石墨烯的邊緣。同時理論計算也印證了這一結(jié)果。

一、Science：看見單原子催化石墨烯生長


剛剛上線的Science文章報道，來自意大利的研究者們以Ni（111）表面生長石墨烯為研究對象，通過原位、高速掃描隧道顯微鏡觀測石墨生長過程。

—圖文快解——


圖 1：石墨烯沿著Z和K邊生長


圖2：石墨烯邊緣吸附的Ni原子


圖 3：DFT計算的石墨烯生長路徑

二、ACS Nano：鈣鈦礦太陽能電池中雙層結(jié)構(gòu)的高效穩(wěn)定電子層傳輸層
最近，華中科技大學武漢光電國家實驗室的陳煒教授團隊發(fā)明了一種基于單分散氧化物納米顆粒表面改性方法，改性后的納米顆粒在極性和非極性溶劑里均可實現(xiàn)良好分散，可以在低溫下十分方便地在鈣鈦礦薄膜的上方形成高質(zhì)量的界面薄膜。高分散的CeOx納米墨水有利于形成完整覆蓋的無機界面層，與PCBM一起應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池時起到了良好的化學屏蔽作用：（1）有效屏蔽外界濕氣滲透破壞鈣鈦礦材料，（2）避免鈣鈦礦在工作時的分解溢出物對金屬電極進行腐蝕。在這雙重保護作用下，鈣鈦礦太陽能電池的工作穩(wěn)定性得到了大幅提升。制備的電池初始效率最高可達18．6％，在30％RH濕度下暗態(tài)保存30天，性能幾乎無衰減。將同批次電池在N2氣氛手套箱或30％RH的空氣氣氛中進行連續(xù)200小時的光照老化，對電池的最大功率點進行追蹤檢測，實驗表明電池效率幾乎無衰減。該文章發(fā)表在國際頂級期刊（知名期刊）ACS Nano上（影響因子：13．9）。

三、Nature Communications：小分子固硫新技術(shù)助推高性能鋰硫電池的發(fā)展
近日，溫州大學的王舜教授團隊聯(lián)合加拿大工程院院士、滑鐵盧大學的陳忠偉教授課題組及美國阿貢國家實驗室陸俊博士課題組在Nature Communications 上發(fā)表學術(shù)論文，首次提出了利用有機小分子蒽醌“固硫”的創(chuàng)新思路，實現(xiàn)了高載量硫正極長期循環(huán)的穩(wěn)定性。

圖1A是蒽醌／石墨烯／硫復合正極材料制備的示意圖，圖1B和1C是鋰硫電池的充放電性能測試圖。從圖可知，蒽醌／石墨烯／硫復合正極材料具有極其穩(wěn)定的循環(huán)能力，在300圈循環(huán)內(nèi)，平均每圈容量僅降低0．019％；0．5C充放電500圈后，總?cè)萘咳员３衷诔跏既萘康?1％以上。這種穩(wěn)定的充放電行為意味著天然豐富的蒽醌（AQ）小分子可以有效抑制中間多硫化物的溶解及流失。


圖1．（A）鋰硫電池正極材料合成示意圖；（B）0．5 C電流密度下電池的循環(huán)性能及（C）不同電流密度下電池的倍率性能比較圖。

四、Nature Nanotechnology ：寡聚輪烷
近日，比利時列日大學Anne－Sophie Duwez教授課題組聯(lián)合諾獎得主美國西北大學J． Fraser Stoddart教授，利用單分子力譜研究了合成寡聚輪烷的折疊和展開過程，揭示了這類分子的力化學性質(zhì)。相關(guān)論文發(fā)表在Nature Nanotechnology 上。


Anne－Sophie Duwez教授（左二）和J． Fraser Stoddart教授（左三）。圖片來源：Duwez Lab ／ University of Liège

作者先合成了［5］輪烷（［5］rotaxane）分子，基于電子供體和受體的相互作用形成折疊體。分子中包含了四個缺電子聯(lián)吡啶環(huán)蕃（CBPQT4＋，圖1藍色環(huán)）作為受體，以及由柔性的聚氧乙烯鏈（PEO）連接的富電子1，5－二氧萘單元（DNP，圖1紅色球）供體。要實現(xiàn)對折疊體的拉伸實驗，首先要將其固定在AFM的針尖和基底之間，因此作者在該［5］輪烷分子兩端分別引入了一個1，2－二硫戊環(huán)單元（圖1黑色球），從而可以與含金的基底及AFM針尖通過Au－S相互作用相連。


圖1． ［5］輪烷烴的化學結(jié)構(gòu)。

五、Nano Energy：LaFeO3－δ的雙功能催化劑
近日，華中科技大學王春棟副教授課題組與澳門大學、泉州師范學院、美國摩根州立大學、中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所和美國佐治亞理工學院劉美林教授合作，開發(fā)了一種基于P摻雜LaFeO3－δ的雙功能催化劑，用于堿性溶液中的ORR和OER，王春棟副教授和劉美林教授為論文的共同通訊作者。由于P的摻雜效應(yīng)，形成大量的O2 2－／O－，微量的高價Fe4＋及優(yōu)化了鐵的電子填充水平（eg≈1），基于以上原因顯著提升了電催化性能。P摻雜后，質(zhì)量活性和比活性都增加了近一倍。密度泛函理論計算也證實P摻雜導致Fe4＋離子形成。這些結(jié)果表明，非金屬元素P摻雜優(yōu)化了電子構(gòu)型，改變Fe離子價態(tài)，從而提高了其催化活性。相關(guān)成果以題為“Engineering phosphorus－doped LaFeO3－δ perovskite oxide as robust bifunctional oxygen electrocatalysts in alkaline solutions”發(fā)表在了Nano Energy上。


【圖文導讀】圖1 LF和LFP－5鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)圖

（a）LF和LFP鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的示意圖；

（b）LF和LFP－5的XRD圖譜；

（c）LF的SEM圖像；

（d）LFP－5的SEM圖像。


圖2 LF和LFP－5鈣鈦礦的微觀表征

（a－c）分別為LFP－5的TEM，HRTEM和SAED圖像；

（d）LFP－5的HAADF－STEM圖像；

（e－i）分別為LFP－5的相應(yīng)元素分布圖像。

六、首例超越5000小時耐久性的燃料電池產(chǎn)品
近日，中國科學院大連化學物理研究所持股企業(yè)新源動力股份有限公司（以下簡稱“新源動力”）所開發(fā)的HYMOD？－300型車用燃料電池電堆模塊，采用高穩(wěn)定性、高性能的“膜基催化層膜電極設(shè)計”和高可靠性的“復合雙極板結(jié)構(gòu)”，經(jīng)壽命測試和整車應(yīng)用驗證，突破了車用燃料電池5000小時的耐久性難關(guān)，成為我國首例自主研發(fā)的超越5000小時耐久性的燃料電池產(chǎn)品。同時，該產(chǎn)品還實現(xiàn)了電堆在－10℃環(huán)境下的低溫啟動，以及在－40℃下的儲存。

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