1. 鋰-空氣電池：解耦以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定
（Li–air batteries: Decouple to stabilize）
多孔碳材料因?yàn)樵陔姵匮h(huán)中會(huì)發(fā)生劇烈的分解反應(yīng)而難以在鋰-空氣電池陰極被使用?，F(xiàn)在，雙氧化還原介質(zhì)可以解耦陰極復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)避免陰極鈍化和分解。
在沒(méi)有任何介質(zhì)存在時(shí)陰極發(fā)生的充放電反應(yīng)。放電時(shí)，O2被還原成O2−后與Li +結(jié)合以產(chǎn)生LiO 2。隨后，通過(guò)歧化（由虛線箭頭表示）或LiO 2的進(jìn)一步還原（由實(shí)心彎曲箭頭表示）形成Li 2 O 2。充電時(shí)，Li 2 O 2被氧化成LiO 2，然后通過(guò)歧化（虛線箭頭）或LiO 2的第二氧化（實(shí)心曲線箭頭）釋放出O 2。電解質(zhì)由波浪狀特征表示。
陰極在DBBQ和TEMPO表面發(fā)生的充放電反應(yīng)。放電時(shí)，DBBQ在陰極表面減少，形成LiDBBQ。然后，LiDBBQ與O2反應(yīng)生成Li2O2并再生為DBBQ。充電后，TEMPO在陰極表面被氧化，形成TEMPO +，隨后TEMPO +又氧化Li 2 O 2產(chǎn)生O 2并再生為T(mén)EMPO。O2（溶膠）表示溶解在電解液中的O 2。左右船只示意圖說(shuō)明DBBQ將電子從陰極表面轉(zhuǎn)移到O2，TEMPO則將電子從Li 2 O 2轉(zhuǎn)移到陰極表面。
2.一個(gè)簡(jiǎn)便易行的表面化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)鋰金屬陽(yáng)極穩(wěn)定
（A facile surface chemistry route to a stabilized lithium metal anode）
鋰金屬是鋰充電電池非常理想的陽(yáng)極材料，它具有所有候選材料中最高的理論比容量和最低的電化學(xué)勢(shì)能。它存在的最大的問(wèn)題是鋰電鍍時(shí)發(fā)生枝晶生長(zhǎng)，這會(huì)引起安全問(wèn)題并加劇與電解液的反應(yīng)。本文報(bào)道了在鋰上原位合成一種富鋰復(fù)合合金膜，這種膜合成方法簡(jiǎn)單、成本低，可有效防止枝晶的生長(zhǎng)。這歸因于鋰離子在富鋰離子傳導(dǎo)合金中的快速遷移和電絕緣表面兩者的協(xié)同作用。得到保護(hù)的鋰在700個(gè)電沉積循環(huán)（1400 h），實(shí)際電流密度2 mA cm−2時(shí)電鍍/脫模情況下保持穩(wěn)定，在Li4Ti5O12做正極時(shí)可實(shí)現(xiàn)1500循環(huán)壽命。這些都為用特定性能的表面層來(lái)穩(wěn)定鋰金屬提供了實(shí)現(xiàn)路徑。
（Nature DOI：10.1038/nenergy.2017.119）
3. 儲(chǔ)能發(fā)展和清潔能源轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新
（Energy storage deployment and innovation for the clean energy transition）
清潔能源轉(zhuǎn)換需要對(duì)新興的能源儲(chǔ)存技術(shù)的創(chuàng)新，投資，戰(zhàn)略部署的共同發(fā)展。一個(gè)深度脫碳能源系統(tǒng)研究平臺(tái)需要電池技術(shù)中的材料科學(xué)進(jìn)步來(lái)戰(zhàn)勝不斷來(lái)自風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的挑戰(zhàn)。同時(shí)，電池存儲(chǔ)的市場(chǎng)增長(zhǎng)和創(chuàng)新的政策可以補(bǔ)充一系列清潔能源技術(shù)的成本預(yù)算。進(jìn)一步整合新儲(chǔ)存技術(shù)的研發(fā)和部署將為性價(jià)比高的低碳發(fā)電開(kāi)辟道路。本文將使用一個(gè)結(jié)合了材料創(chuàng)新的投資價(jià)值和隨時(shí)間推移的技術(shù)部署的雙因素模型，數(shù)據(jù)來(lái)源于覆蓋電池儲(chǔ)存技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)集。電池存儲(chǔ)的補(bǔ)充進(jìn)展對(duì)于脫碳及可再生的電力來(lái)源改善有重要意義。我們發(fā)現(xiàn)并繪制了將太陽(yáng)能US$1 W−1和電池存儲(chǔ)US$100 kWh−1進(jìn)行分派以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能、風(fēng)能及存儲(chǔ)與化石發(fā)電的直接競(jìng)爭(zhēng)的可行路線。
（Nature DOI: 10.1038/nenergy.2017.125）
4. 雙介質(zhì)穩(wěn)定碳陰極可充電鋰-氧電池
（A rechargeable lithium–oxygen battery with dual mediators stabilizing the carbon cathode）
在Li-O2電池陰極，O2在放電時(shí)被還原為L(zhǎng)i2O2，充電時(shí)這一過(guò)程可逆進(jìn)行。Li2O2是絕緣并且不可溶的固體，如果在陰極表面生成就會(huì)導(dǎo)致最終的低率，低容量和電池的耗竭。本文將使用雙介質(zhì)，2,5-二叔丁基對(duì)苯醌（放電時(shí)）和2,2,6,6-四甲基-哌啶-1-氧自由基（充電時(shí)）。陰極表面的電化學(xué)與Li2O2的形成/分解去耦。以2 mAh cmareal−2 容量，在1 mA cmareal−2時(shí)充電/放電低極化為例。如果使用合適的氣體擴(kuò)散電極，可預(yù)見(jiàn)40 mAh cmareal−2速率遠(yuǎn)大于1 mA cmareal−2。Li-O2電池的主要問(wèn)題是碳陰極的分解。Li2O2的形成/分解，避免高電荷電勢(shì)，碳不穩(wěn)定性可有效緩解（每循環(huán)分解0.008%，小于無(wú)介質(zhì)0.12%分解）。
（Nature DOI: 10.1038/nenergy.2017.118）
5. 利用以碳為基體的雙功能水合RuO2納米簇電催化劑實(shí)現(xiàn)高效持久可充電鋅-空氣電池
（Bifunctional hydrous RuO2 nanocluster electrocatalyst embedded in carbon matrix for efficient and durable operation of rechargeable zinc–air batteries）
氧化釕（RuO2）是最好的析氧反應(yīng)（ORR）電催化劑。本文將闡述有效利用RuO2作為氧氣還原反應(yīng)（OER）電催化劑，使其成為可充電鋅-空氣電池的雙功能材料。兩種形式的RuO2（水合和無(wú)水的，分別表示為h-RuO2 和ah-RuO2）將展現(xiàn)出不同的ORR和OER電催化性質(zhì)。h-RuO2 通過(guò)4電子過(guò)程完成ORR，但需要很大的過(guò)電位。與之形成對(duì)比的是h-RuO2在較低的過(guò)電位即可觸發(fā)OER，但表現(xiàn)出非常不穩(wěn)定的電化學(xué)催化能力。為了加強(qiáng)h-RuO2的優(yōu)勢(shì)并改善其缺點(diǎn)，Han-Saem Park等設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)RuO2@C，其中h-RuO2納米顆粒分散在碳基質(zhì)中。以雙親水性嵌段共聚物為模板的釕前體在碳基質(zhì)通過(guò)退火形成時(shí)轉(zhuǎn)化成RuO2納米粒子。碳基質(zhì)通過(guò)改善其低電導(dǎo)和在OER時(shí)防止催化劑溶解突破了h-RuO2的局限。雙功能的RuO2@C催化劑在20 mA cm−2具有非常低的電勢(shì)差(ΔEOER-ORR = ca. 1.0 V)。Zn||RuO2@C電池表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性（超過(guò)40h未觀測(cè)到過(guò)電勢(shì)）
（Natrue DOI: 10.1038/s41598-017-07259-9）
6. 通過(guò)鋰-金屬磷酸鹽活性鍍膜改善LiNi0.91Co0.06Mn0.03O2陰極材料的電化學(xué)性質(zhì)
（Improved electrochemical properties of LiNi0.91Co0.06Mn0.03O2 cathode material via Li-reactive coating with metal phosphates）
富鎳氧化物層是極有前景的陰極材料，因?yàn)樗鼈兙哂懈呷萘俊５?，它們的合成過(guò)程會(huì)在表面遺留大量鋰，在電池工作中會(huì)生成氣體。本文中，結(jié)合模擬和實(shí)驗(yàn)，Kyoungmin Min等提出用最理想的金屬磷酸鹽鍍膜材料從富鎳氧化物L(fēng)iNi0.91Co0.06Mn0.03O2表面移除遺留的鋰?；诘谝恍栽韽?6種金屬磷酸鹽中篩選理想的鍍膜材料，要求對(duì)Li2O具有高活性?；贒FT混合函數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)繪制相圖，可以得到鍍膜材料和Li2O的反應(yīng)平衡相。用Mn3(PO4)2，Co3(PO4)2，F(xiàn)e3(PO4)2，and TiPO4對(duì)這一路徑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明。這些材料的鋰移除能力與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。另外，50次充電/放電循環(huán)的電化學(xué)表現(xiàn)證明Mn-, Co-, Fe-磷酸鹽材料比未鍍膜樣本在防止容量衰減上更優(yōu)異，但是TiPO4初始容量差，循環(huán)中容量迅速減小。最后，XRD分析的含鋰平衡相與模擬結(jié)構(gòu)相一致。
（Nature DOI: 10.1038/s41598-017-07375-6）
7. MoS2 @ rGO納米片作為鈉離子電池中的高性能陽(yáng)極材料
（MoS2@rGO Nanoflakes as High Performance Anode Materials in Sodium Ion Batteries）
利用便宜的MoO3作為鉬源，通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱法來(lái)制備MoS2 @ rGO納米片。受益于獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)，高的MoS2負(fù)載量(90.3 wt%)和擴(kuò)展的層間距，制備出的MoS2 @ rGO納米片顯示出大大提高的鈉儲(chǔ)存性能：包括在0.2A g-1的電流密度下具有441mAh g-1的高可逆比容量，快充能力，300次循環(huán)后容量保持率達(dá)93.2％。
（Nature DOI: 10.1038/s41598-017-08341-y）
8.電化學(xué)陽(yáng)極氧化多孔硅：有望應(yīng)用于鋰電池的高性價(jià)比負(fù)極材料
（Electrochemically anodized porous silicon: Towards simple and affordable anode material for Li-ion batteries）
作為鋰離子電池的下一代負(fù)極材料，由于與廣泛使用的石墨相比，硅的重量比其高十倍，因此硅被越來(lái)越多地研究。雖然納米顆粒和其他納米結(jié)構(gòu)硅材料通常表現(xiàn)出良好的循環(huán)性，但它們的體積容量往往比石墨更差或相似，此外，制造這些材料通常既復(fù)雜又昂貴。電化學(xué)陽(yáng)極氧化法是生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)硅的簡(jiǎn)易方法之一。然而，沒(méi)有系統(tǒng)研究各種材料性質(zhì)如何影響其在LIB中的性能。在本研究中，對(duì)相對(duì)較低孔隙率為50％的介孔硅，評(píng)價(jià)了粒徑，表面鈍化和硼摻雜度的影響。該孔隙度值被估計(jì)為在充電/放電循環(huán)期間仍能適應(yīng)大量體積變化的硅材料的最低值。最佳粒度在10-20μm之間，碳化物層通過(guò)提高鋰化動(dòng)力學(xué)提高了速率能力，較高含量的硼摻雜有利于以較低的速率獲得較高的比容量。原始和循環(huán)電極的比較顯示電接觸和電解質(zhì)衰減的損失是容量衰減的主要原因。
（Nature DOI: 1038/s41598-017-08285-3）
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