為了應(yīng)對(duì)能源格局的變化，由于鈉價(jià)格低廉和資源豐富特性以及類似于鋰離子電池（LIBs）的電化學(xué)性質(zhì)，鈉離子電池（SIBs）正成為后-LIB時(shí)代最具前景的電源之一。SIBs電極材料的電化學(xué)性能與其晶體結(jié)構(gòu)和固有電子/離子態(tài)緊密相關(guān)。除了納米尺度設(shè)計(jì)和導(dǎo)電復(fù)合策略以外，雜原子摻雜是增強(qiáng)晶體結(jié)構(gòu)中鈉離子和電子固有傳輸特性以加快反應(yīng)動(dòng)力學(xué)從而實(shí)現(xiàn)高性能的另一種有效方法。在這篇綜述中，浙江大學(xué)夏新輝團(tuán)隊(duì)和哈爾濱理工大學(xué)陳明華團(tuán)隊(duì)綜述了雜原子摻雜用于電極材料對(duì)鈉離子存儲(chǔ)的最新進(jìn)展。具體而言，對(duì)不同的摻雜策略進(jìn)行了詳細(xì)回顧和總結(jié)，包括非金屬元素?fù)诫s（如氮、硫、磷、硼、氟）、金屬元素?fù)诫s（鎂、鈦、鐵、鋁、鎳、銅等）以及雙/三摻雜（如N–S、N–P、N–S–P）。此外，介紹了各種摻雜方法，并討論了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。還舉例說(shuō)明了摻雜對(duì)晶體結(jié)構(gòu)和本征電子/離子態(tài)的影響，并探討了其與容量和能量/功率密度的關(guān)系。最后，分析了先進(jìn)SIBs電極摻雜策略的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202000927大多數(shù)報(bào)道的鉀離子電池（PIBs）碳質(zhì)負(fù)極容量有限。一種改善碳負(fù)極性能的方法是邊緣-氮摻雜，其可以有效增強(qiáng)K離子的吸附能。由于難以控制氮摻雜劑的構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)高邊緣-氮摻雜仍然具有挑戰(zhàn)。在此，阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)（KAUST）Husam N. Alshareef課題組提出了一種新的合成策略，以制備用于高性能PIBs的超高邊緣-氮摻雜碳負(fù)極。具體而言，直接熱解了自組裝的超分子前驅(qū)體（衍生自均苯四酸和三聚氰胺）。在熱解過(guò)程中，均苯四酸與三聚氰胺之間的酰胺化和酰亞胺化反應(yīng)使均苯四酸-三聚氰胺超分子得以成功碳化。所獲得的3D氮摻雜渦輪層碳（3D-NTC）是由碳納米片、渦輪層晶體結(jié)構(gòu)和高達(dá)16.8 at%的超高邊緣-氮摻雜水平（占總氮摻雜22.8 at%的73.7%）組成的3D框架。這些功能使3D-NTCs具有出色的PIBs負(fù)極性能。3D-NTC負(fù)極顯示出473 mAh g-1的高容量，穩(wěn)健的倍率性能，以及500次循環(huán)的長(zhǎng)循環(huán)壽命和93.1%的高容量保持率。這種新策略將促進(jìn)可再充電堿金屬離子電池中碳負(fù)極的發(fā)展。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202000732多殼中空MOFs中高載量亞納米粒子用于Li-O2電池
原子團(tuán)簇尺寸的亞納米顆粒（SNPs）在許多領(lǐng)域都顯示出了廣闊的前景，例如充分利用原子利用率，但是在高質(zhì)量負(fù)載下如何精確生產(chǎn)和穩(wěn)定仍然是巨大的挑戰(zhàn)。作為克服這一挑戰(zhàn)的解決方案，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院（KAIST）Jeung Ku Kang團(tuán)隊(duì)和淑明女子大學(xué)Kyung Min Choi團(tuán)隊(duì)展示了一種策略，以允許在多殼中空金屬有機(jī)框架（MOFs）中以高質(zhì)量負(fù)載合成和保存SNPs。首先，交替堆疊水-分解和水-穩(wěn)定的MOFs，以構(gòu)建多層MOFs。接下來(lái)，利用可控的氫鍵親合力，通過(guò)水-穩(wěn)定的MOFs疏水性納米籠選擇性地篩選分離出水分子，然后將其逐一轉(zhuǎn)移到水-分解的MOFs中。通過(guò)受控的氫鍵親合力將水分子傳輸至水-穩(wěn)定的MOF層是從各種類型水-分解和水-穩(wěn)定交替層實(shí)現(xiàn)SNP的關(guān)鍵步驟。此過(guò)程將多殼MOFs轉(zhuǎn)換為嵌入SNP的多殼中空MOF。此外，多殼結(jié)構(gòu)通過(guò)π-反向鍵合來(lái)穩(wěn)定SNPs，從而可以通過(guò)跳躍機(jī)制實(shí)現(xiàn)高的電導(dǎo)率，而中空空隙則可以最大程度地降低運(yùn)輸阻力。如使用具有多達(dá)五殼的SNP嵌入式多殼空心MOF所展示的那樣，這些特性導(dǎo)致了較高的Li-O2電池電化學(xué)性能，包括高的體積容量和低的過(guò)電勢(shì)。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202000283柔軟親鋰石墨烯氣凝膠穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極
鋰金屬負(fù)極是下一代高能量密度電池最有潛力的負(fù)極之一。然而，Li枝晶的嚴(yán)重生長(zhǎng)和大體積膨脹導(dǎo)致容量快速下降和壽命縮短，特別是在高電流密度和高容量下。在此，北京理工大學(xué)陳人杰課題組提出了一種柔軟的3D Au納米顆粒@石墨烯雜化氣凝膠（Au-GA）作為鋰金屬負(fù)極的親鋰基質(zhì)。Au-GA大的表面積和相互連接的導(dǎo)電路徑顯著降低了電極的局部電流密度，從而實(shí)現(xiàn)了均勻的Li沉積。此外，3D多孔結(jié)構(gòu)有效適應(yīng)了鋰電鍍/剝離過(guò)程中大的體積膨脹，并且LixAu合金作為固溶體緩沖層，以完全消除Li成核的過(guò)電勢(shì)。對(duì)稱電池可以在8 mA cm-2下穩(wěn)定地循環(huán)8 mAh cm-2，并表現(xiàn)出超長(zhǎng)的循環(huán)：在2 mA cm-2下1800 h、2 mAh cm-2，在4 mA cm-2下1200 h、4 mAh cm-2，并具有低的過(guò)電勢(shì)。全電池由Cu@Au-GA-Li負(fù)極和LiFePO4正極組裝而成，可維持8 C的高倍率，并在2 C下1100次循環(huán)后保持59.6 mAh g-1的高容量。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202002013
超薄2D介孔TiO2/rGO異質(zhì)結(jié)用于高性能鋰存儲(chǔ)
鋰離子電池（LIBs）已被廣泛應(yīng)用，并對(duì)其作為各種電子設(shè)備有效能源補(bǔ)充方面進(jìn)行了研究。二氧化鈦（TiO2）具有高的理論容量（335 mAh g-1），并且在鋰化時(shí)具有較低的體積膨脹率，被認(rèn)為是LIBs最有希望的負(fù)極材料之一。然而，TiO2的應(yīng)用由于其低的電導(dǎo)率和緩慢的離子擴(kuò)散速率而受到阻礙。本文中，澳大利亞伍倫貢大學(xué)侴術(shù)雷團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所陳國(guó)新團(tuán)隊(duì)和中南大學(xué)Xiang Xiong團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)層層組裝工藝，制備了2D超薄介孔TiO2/還原石墨烯（rGO）異質(zhì)結(jié)構(gòu)。超薄介孔TiO2和rGO納米片的協(xié)同效應(yīng)顯著增強(qiáng)了復(fù)合材料的離子擴(kuò)散和電子電導(dǎo)率。引入的2D介孔異質(zhì)結(jié)構(gòu)在200 mA g-1的電流密度下可顯著提高到350 mAh g-1的容量，并具有出色的循環(huán)穩(wěn)定性，在1 A g-1高電流密度下可在1000次循環(huán)中維持245 mAh g-1的容量。原位透射電子顯微鏡分析表明，所制備2D異質(zhì)結(jié)構(gòu)的體積隨Li+的嵌入和脫出而略有變化，從而有助于提高長(zhǎng)循環(huán)性能。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202000030
