有機電極材料長期以來是下一代可持續鋰離子電池(LIBs)的研究熱點。亞胺類化合物具有成本低、理論容量大、工作電壓高、氧化還原反應快等優點，是一種極具發展前景的正極化合物。然而，若想投入實際應用，如何利用亞胺電極氧化還原活性位點仍然是一個挑戰。

德國德累斯頓工業大學馮新亮課題組合成了一種與碳納米管(CNT)集成的高度穩定的晶體2D聚芳酰亞胺(2D‐PAI)，該化合物可作為鋰離子電池的正極材料。

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這種材料擁有豐富的π共軛萘二酰亞胺氧化還原活性單元和穩固的環狀酰亞胺鍵，賦予了材料高的氧化還原活性位點的有效利用率（82.9％），優異的結構穩定性和快速的離子擴散。因此，這種材料實現了高的倍率性能和超穩定的循環性能（在8000次循環后100％容量保持率），遠遠超過了現有技術的聚酰亞胺電極。

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這項工作可能會激發開發新型有機電極，用于可持續和耐用的可充電電池。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901478

金屬鋰負極安全性差、循環壽命短、效率低，嚴重阻礙了其商業化應用。近年來，在鋰負極上建立人工界面層被認為是穩定鋰電極的有效策略。然而，到目前為止報道的界面修飾層大多是直接在金屬鋰上構筑的，由于金屬鋰的高反應活性，往往需要嚴格的反應條件和惰性環境保護以及高度選擇性的試劑。此外，理想的界面層材料還應該滿足能夠有力地調整鋰表面不均勻的鋰離子通量。

華中科技大學李會巧團隊及斯坦福大學崔屹團隊采用g‐C₃N₄作為鋰離子調節材料，開發了一種全新的可自轉移策略，為Li負極構筑了一種界面層，這種策略無需任何惰性氣體保護，且對化學試劑的選擇范圍限制很少。

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首先將含有g‐C₃N₄納米薄片的分散液通過抽濾在普通的電池隔膜上預制成膜，然后在正常電池組裝過程中將表面覆有C₃N₄層的隔膜面向鋰負極擺放，滴加電解液，在電解液的潤濕作用下由于C₃N₄強的親鋰性該修飾層會自發從電池隔膜上轉移到鋰負極的表面。而g‐C₃N₄納米薄片中含有豐富的氮元素，其可以與Li⁺形成過渡態的Li-N鍵，從而有效地穩定鋰負極表界面的鋰離子通量，使鋰負極可以經受900次的長循環并保持高的庫倫效率（超過99%），同時在高電流密度和高容量下也可以順利沉積，性能優于以往的報道。?

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900342

氮摻雜石墨炔是一種很有前途的無金屬氧還原反應(ORR)電催化劑。然而，哪種類型的N摻雜劑有助于提高催化性能?其它雜原子摻雜石墨炔的催化性能如何？ 這些重要問題尚未得到系統的研究。

美國波多黎各大學陳中方與哈爾濱師范大學趙景祥團隊通過DFT計算考察了X‐摻雜(X = B, N, P, S)石墨炔對氧還原反應（ORR）和析氧反應(OER)的催化性能。

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計算結果表明，石墨S摻雜石墨炔（模型S1），sp-N摻雜石墨炔（模型N3）和石墨型P摻雜石墨炔（模型P1）具有優異的ORR / OER催化活性，催化性能可與Pt/C或RuO₂相媲美，甚至更好。?對于ORR反應，摻雜石墨炔的催化活性趨勢為模型S1> Pt/C >模型N3；對于OER反應，催化活性趨勢為模型P1 > RuO₂?> 模型N3。在N3和S1模型中，靠近N‐和S‐雜原子且帶有較多正電荷的碳原子是ORR活性位點，而在N3和P1模型中，靠近N‐和P‐雜原子且具有高自旋的碳原子是OER活性位點。

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總體而言，本研究不僅深入研究了氮摻雜石墨炔的ORR催化活性，而且發現了其他雜原子摻雜石墨炔對ORR/OER 反應優越的催化性能。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smtd.201800550

隨著儲能需求的不斷增長，要求對現有鋰離子電池電極材料進行大幅度的改進，并開發出先進的電極材料。因此，有必要對實際操作條件下的反應過程、降解機理和熱分解機理有深入的了解。這種理解可以通過原位/操作過程表征技術獲得，該技術提供了有關結構演化、氧化還原機理、固體電解質間相(SEI)形成、副反應以及在操作條件下鋰離子傳輸特性的信息。

清華大學深圳研究生院李寶華團隊總結了近年來原位/操作技術在結構穩定性、動力性能、化學環境變化和形態演化等方面的研究進展。本文總結的實驗方法包括X射線、電子、中子、光學和掃描探針。詳細介紹了實驗方法和工作原理，特別是原位電池設計。

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總結了原位/操作技術的代表性研究，最后討論了當前的主要挑戰和未來的機遇。幾個重要的電池領域的挑戰可能會受益于這些原位/操作技術，包括高能量高密度陰極的非均相反應，安全可逆的Li金屬鍍層的發展，以及穩定SEI的發展。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806620

鉀離子存儲技術作為鋰離子存儲技術的一種很有前途的替代品，目前還處于起步階段，探索合適的電極材料對其實際應用至關重要。

中科院蘭州化物所閻興斌團隊論證了化學氣相沉積法制備無序、大層間距、富氧碳納米片(CNSs)用于鉀離子存儲的可行性。

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CNSs作為陽極材料，具有優異的速率性能和良好的循環穩定性。利用這一優勢，利用電池正極和活性炭作為電容器負極的CNSs構建了鉀離子混合電容器(PIHC)。器件顯示了149 Wh kg^?1的高能量密度，21kW kg^?1的超高功率輸出，以及較長的循環壽命(5000次循環后80%的容量保持能力)。

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這項工作促進了鉀離子存儲設備高性能陽極材料的開發，設計的PIHC將能量密度和功率密度推向了更高的水平。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201803894