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1.Flexible wearable energy storage devices: Materials, structures, and applications
柔性可穿戴储能装置:材料、结构与应用
Qi Zhang,Xuan-Wen Gao,Xiao Liu,Jian-Jia Mu,Qinfen Gu,Zhaomeng Liu,Wen-Bin Luo*
https://doi.org/10.1002/bte2.20230061

可穿戴电子设备需具备轻量化、耐用性、柔韧性及舒适性。为实现能够承受弯曲、扭转、折叠和拉伸等几何变形的柔性器件,在保持较好电化学性能和机械稳定性的前提下,已设计出多种纤维状、平面及三维结构。作为电池或其他设备的柔性电极,其需具备优良的机械强度和高比容量,并在特定形状、结构和功能下保持高效的离子与电子传导性。为实现柔性储能器件,研究者们在具有机械特性的结构与材料设计方面投入了大量精力。本文旨在系统梳理电极材料、电解质、器件结构及相应制备技术等领域的最新进展,并探讨柔性储能器件的应用前景。最后,针对材料与制备方法的局限性、器件功能及未来工作条件等议题展开了深入讨论。
2.Research progress of oxygen redox in sodium-layered oxides
钠层状氧化物中氧氧化还原的研究进展
Mubao Gu,Junling Xu*,Xiaoyan Shi,Lianyi Shao,Zhipeng Sun*
https://doi.org/10.1002/bte2.20230046

钠离子电池因地壳中钠资源丰富且成本低廉,正逐渐成为锂离子电池的有力替代能源。然而,钠离子的较大离子半径导致钠层状氧化物正极的能量密度较低。为解决此问题,阴离子氧化还原反应因能提供超越阳离子氧化还原的额外容量而备受关注。本文系统综述了阴离子氧化还原反应的发展历程与基本机理,并按缺钠层状氧化物、化学计量比层状氧化物及富钠层状氧化物三大类别,梳理了近期在含阴离子氧化还原反应的钠层状氧化物领域的进展。最后,本文还提出了阴离子氧化物层状正极材料的发展前景与挑战。本综述为钠离子电池技术的发展轨迹提供了新视角,并指明了充分发挥阴离子氧化物在储能应用中潜能的实现路径。
3.Preparation of Cu(OH)2/Cu2S arrays for enhanced hydrogen evolution reaction
制备Cu(OH)2/Cu2S阵列以增强析氢反应
Xiangchao Xu,Fen Qiao*,Yanzhen Liu,Wenjie Liu
https://doi.org/10.1002/bte2.20230060

Cu(OH)2具有结构调控便捷、导电性优良及成本相对较低的优势,使其成为适合作为电催化剂的候选材料。然而其催化效率与稳定性仍有待进一步提升。因此,本研究采用原位生长与水热法在铜泡沫(CF)上成功制备了Cu(OH)2/Cu2S复合材料。结构表征表明,硫化处理促使Cu(OH)2/CF从光滑纳米棒结构转变为珊瑚状结构,该转变使Cu(OH)2/Cu2S暴露更多活性位点,从而显著提升了电催化氢进化反应(HER)的性能。与Cu(OH)2相比,Cu(OH)2/Cu2S展现出更优异的碱性HER性能,尤其在硫化浓度为0.1M时,其过电位仅为174mV,在10mA/cm2电流密度下反应速率达64mV dec⁻¹。本研究通过硫化处理调控了铜基金属硫化物电催化剂的形貌与电子结构,为提升HER性能提供了新思路。
4.Lithium dendrites in all-solid-state batteries: From formation to suppression
全固态锂电池中的锂枝晶:从形成到抑制
Huaihu Sun,Axel Celadon,Sylvain G. Cloutier,Kamal Al-Haddad,Shuhui Sun*,Gaixia Zhang*
https://doi.org/10.1002/bte2.20230062

全固态锂金属电池兼具高功率密度与卓越安全性,使其成为下一代电池技术的有力竞争者。通过用不可燃的固态电解质替代传统锂离子电池中易燃易挥发的电解质,我们有望从根本上提升安全防护水平。同时,固态电解质能够兼容高比容量(3860 mAh g⁻¹)的金属锂,有望突破现有锂离子电池系统质量能量密度(350 Wh kg⁻¹)的上限。然而,负极端锂枝晶生长或固态电解质内部锂核聚结可能引发电池短路,这是限制锂金属应用的主要因素。有鉴于此,本综述旨在为密切关注各类表面/界面及微观结构现象的实验者与理论研究者提供理解锂枝晶的视角。揭示固态电池中金属锂复杂沉积机制与控制树枝状生长的方法,以及金属锂的先进表征技术,为固态锂金属电池的实际研究提供了重要启示。
5.Research progresses on metal-organic frameworks for sodium/potassium-ion batteries
金属有机框架在钠/钾离子电池领域的研究进展
Ben-Jian Xin,Xing-Long Wu*
https://doi.org/10.1002/bte2.20230074

金属有机框架(MOFs)作为新型功能材料,近年来备受关注。其高离子电导率、大比表面积、可控的孔结构与几何形状使其有望应用于电极材料领域。通过调整金属中心元素,可制备不同类型的MOF衍生物,为寻找高性能电池电极材料提供了选择空间。本文综述了原始MOF在钠/钾离子电池领域的最新研究进展,阐述了MOF在钠/钾离子电池中的工作原理、优势与挑战,探讨了提升电化学性能的策略,并展望了未来发展方向。