Wiley电化学能源转化与存储类封面文章选读(2020.9第三周)

本文总结了2020年9月第三周发表在Advanced系列期刊上的有关电化学能源转化与存储的部分封面文章,包括文章的内容精炼、封面解读、原文链接。欢迎阅读、参考!

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韩国大邱庆北科学技术院(DGIST)Yong Min Lee教授、韩国汉阳大学(Hanyang University)Yoon Seok Jung教授课题组联合报道了一种表征锂离子电池电极的模拟方法。具体地,作者们构建了包含LiNi0.70Co0.15Mn0.15O2(NCM)正极及与之接触的Li6PS5Cl固态电解质的半电池模型。该模型构建仅需NCM颗粒尺寸分布和扫描电镜图像,并可根据各组分含量调整电极/电解质结构。这套模拟技术能获得电极的表观电导率和离子传导率,并能较准确地预测不同电流密度下电极电容量和Li+在三维电极结构中的空间分布。

【封面解读】象征电脑模拟的机械手正将不同颜色的积木搭建起一个半电池。其中黄色砖块为电极,绿色部分代表固态电解质。封面呼应了文章主题。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202001563

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美国劳伦斯·伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)Guoying Chen博士及其同事研发出一种能显著提升阳离子无序岩盐阴极氧化物(DRX)锂离子电池正极的氟含量方法。将DRX中的氧阴离子部分取代为氟阴离子已被证实是一种提升电极电容量的策略。传统的氟取代方法是在电极材料固相合成过程中引入LiF粉末,但如此制得的产物中氟含量往往低于7.5 atom%。本文作者们将LiF替换为聚四氟乙烯(PTFE),成功将Li-Mn-Nb-O DRX电极材料中的氟含量提升至10-12.5 atom%。得益于高氟含量,电极电容量升高了~40%,达255 mAh/g。

【封面解读】画面主体为DRX电极晶体结构。其中红、蓝、灰小球分别代表O2-、F、Li+。其中一颗灰色小球(Li+)正进入电极材料中,代表氟取代DRX电极储存Li+的过程。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202001671

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韩国建国大学(Konkuk University)HyukSu Han博士科研团队报道了一种镍基高活性产氧催化剂。所合成的催化剂整合了两相:具有丰富吸附位点的Ni(OH)2相及具有高电导率的氟掺杂Ni2B(F-Ni2B)相。该双相催化剂催化产氧反应性能优异,获得10 mA/cm2的电流密度的超电势仅0.34 V。密度泛函理论计算表明,高催化活性得益于B-F位点利于形成稳定的OOH中间体。

【封面解读】画面中颗粒为本文报道的催化剂结构示意图:蓝色主体为氟掺杂Ni2B,绿色絮状物为Ni(OH)2。催化剂颗粒浸入水中,将水分子转变为氧气和氢气分子,象征了催化产氧反应。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202070252

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韩国高丽大学(Korea University)Kwangyeol Lee教授、韩国庆北大学(Kyungpook National University)Sang-Il Choi教授及其同事报道了一种提升铱氧化物(IrOx)作为产氧催化剂在酸性条件下的稳定性。以往研究表明,IrOx中Ir3逐渐溶于水和被氧化为活性较低的Ir4+是导致IrOx催化产氧性能在酸性体系中衰减的原因。作者们发现向催化剂中引入Pt能明显提升稳定性。相关机理为Pt掺杂稳定Ir4+与Ir3+的相对含量,使二者比值恒定。Pt掺杂IrOx催化剂在5 mA/cm2的大电流密度下工作5 h之内无明显性能衰减。

【封面解读】主体蓝、绿色框架结构代表本文报道的Pt掺杂IrOx的结构。远处太阳以及近处氢能源小车与产氧反应的实用意义有关:利用太阳能(产电)催化分解水产生氧气和氢气。下方书本上有分解水产氢的意义(右)和部分关于Ir氧化(左)的文字信息,呼应了文章主题。

原文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202070252

作者:刘田宇