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品味智慧之光

縱使攬勝四方

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——作者

電解CO2還原

韓國陶瓷工程技術研究所（KICET）Tae Ho Shin博士團隊聯合韓國科學技術院Kang Taek Lee教授等人報道了一種基于La(Sr)Cr(Mn)O₃（LSCM）陶瓷的還原CO₂的電極材料。LSCM可傳導O^2-、結構穩定、成本低，常作為固體氧化物電解池（SOEC）中的正極。

本工作將LSCM與Ce(Mn, Fe)O₂（CMF）復合，提升了LSCM還原CO₂為CO和O^2-的活性。以CO₂為燃料、LSCM/CMF為電極的電解池在1123 K下，1.5 V或1.2 V下電解電流分別為2.64 A/cm²或1.22 A/cm²。LSCM活性的升高與CMF誘導形成表面氧空位缺陷有關。這些氧空位缺陷促進CO₂在LSCM表面的吸附，利于 CO₂轉化為(CO₃)^–中間體。

封面左上方為正極側，CO₂分子不斷碰及LSCM/CMF的表面并被轉化為CO。右下側的負極側有氧氣分子逸出。這個過程為本文報道的固態氧化物電解池涉及的反應。LSCM/CMF晶體結構中的白色空圈標注了氧缺陷的位置。氧缺陷是LSCM/CMF催化性能的保障。

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超級電容器離子擴散機理

德國波鴻魯爾大學（Ruhr-Universit?t Bochum）Lars Borchardt教授、德國萊比錫大學（Universit?t Leipzig）Muslim Dvoyashkin博士及合作者探究了超級電容器碳電極的多級孔結構（pore hierarchy）對離子傳輸的影響。離子在多孔碳中的擴散過程很大程度決定了超級電容器的功率密度這一核心性能。

作者們利用核磁共振、電化學阻抗、理論模擬等表征方法指出，對于碳顆粒電極材料（如活性炭），離子在顆粒內部傳輸過程僅在十微米以上時才會成為離子擴散的主要阻力來源。因此，碳顆粒的平均大小會強烈影響離子傳輸速率。

此外，作者們還發現多級孔結構對于不同電解液體系的影響是不同的：對于純離子液體或被有機溶劑稀釋的離子液體電解液，多級孔結構有助于提升離子在電極內的傳輸速率；而對于不含離子液體的有機電解液，多級孔結構中的微孔會造成離子去溶劑化，致使裸露的離子在孔道內擴散緩慢，反而極大地降低了離子的傳輸速率。本工作的結論強調了超級電容器電極結構需要針對不同電解液體系優化。

封面主體顯示多級孔模型及離子在孔道內的擴散路徑（線條上紅色代表高阻力部分，綠色代表低阻力部分）。畫面正前放置著三塊超級電容器器件。據上面的標簽和圖像可看出三塊超級電容器分別使用了多級孔碳電極（C_hierarch）、微孔碳電極（C_micro）和介孔碳電極（C_meso），為論文研究的三個對象。右側還有一個NMR的綠色圖標，代表了NMR測試離子擴散系數的方法。

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柔性鋰金屬電池

韓國延世大學（Yonsei University）Sang-Young Lee教授、韓國電子通信研究院（Electronics and Telecommunications Research Institute）Young-Gi Lee等報道了一種用于柔性電池的電極集流體。其制備方法是將金屬鎳或金屬銅電鍍到聚對苯二甲酸乙二酯（PET）纖維上，從而形成柔性導電網絡。該柔性集流體可負載金屬鋰制成柔性負極，或鋰過量層狀氧化物制成柔性正極。這兩種電極構成的柔性鋰金屬電池柔性好，質量比電容及器件體積比電容分別達到506 Wh/kg_cell和765 Wh/L_cell。

打開柔性電池后可以看到纖維狀的鋰金屬負極（上層）和纖維狀的正極（下層）。紅色和綠色的發光小球在電極中穿梭，可能代表了電子和離子在電極中傳導、擴散。電池外連到一輛電動汽車。汽車的車燈被點亮，表明電池正對外輸電。銀白色色調的構圖顯得簡潔清爽。

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水系鋅離子電池正極材料

韓國漢陽大學（Hanyang University）Heejoon Ahn教授及合作者報道了一種水系鋅離子電池的新型層狀釩基正極材料。作者們利用超聲法，將PEDOT導電高分子引入到層狀釩酸銨線狀納米晶的層間。導電高分子的引入不僅提升了釩酸銨電極材料的整體導電性（4.1×10^?2 S/cm），還因拓寬了層間距（11.2 ?）而使Zn²⁺嵌入/脫嵌更容易，電極活性位點增多，結構穩定性提高。

所制備的電極在0.5 A/g和20 A/g電流密度下的分別展現出344 mAh/g和155 mAh/g電容；10 A/g電流密度下連續充放電1000次的電容保持率為94%。本工作為設計新型水系鋅離子電池層狀電極材料提供了參考。

封面主體是一塊鋅離子電池和它的正極材料結構示意圖。電池上端透明空窗中展示了正極材料，近處則為該材料的具體結構：紅層代表釩酸銨網絡，藍色層代表PEDOT。PEDOT中有電流，意為PEDOT相對高的導電性；黃色發光小球在PEDOT和釩酸銨界面穿梭，代表Zn²⁺擴散。背景的藍天、白云、青草、太陽能電池板、風車指代新能源應用背景。此外，畫面左側電池封裝箱上的ESS可能是Energy Storage System的縮寫，同樣指向了能源存儲的應用背景。

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高分子固態電解質

印度拉吉夫·甘地石油技術研究所Umaprasana Ojha博士課題組報道了一種新型水凝膠固態電解質材料。這種凝膠電解質材料主要由兩種高分子材料組成。其一為交聯的聚(丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)（PAMPS），為凝膠保水；其二為聚丙烯酰胺鏈，為凝膠提供力學強度。所合成的凝膠浸泡無機鹽水溶液后便能形成水凝膠電解質。水凝膠水含量高達96 wt.%，抗拉強度和楊氏模量分別為2與1.67 MPa，可被用于鋰離子電池或鋅離子電池中的電解質。

封面上一片正在為手機充電的電池打開，展出了其中粉紅色的凝膠電解質。這塊電解質不簡單，火、冰、水、壓力均無法破壞這塊電解質，突顯了電解質的穩定特點。右上方放大圖展示了電解質中的交聯聚合物微觀網絡。畫面背景上方有光線灑下，使背景看起來像在深水中，對應了水凝膠含水量高的特點。

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原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/14/daf6176387/

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