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鈉儲量豐富，成本低，安全，與化石燃料相比，更加清潔，電化學系統的效率也更高，因此電化學儲存和捕獲鈉被認為是一種很有潛力的技術。盡管鈉離子與鋰離子在物理和化學上有相似之處，但在一些方面存在很大差異，因此電極材料的結構和化學結構應設計為高效的鈉儲存和捕獲技術。

成均館大學Ho Seok Park及Jun Young Lee 課題組介紹了用于鈉離子電池(SIBs)、鈉離子電容器(SICs)和電容去離子化(CDI)的碳材料結構和化學的合理設計。將碳材料分為有序碳和無序碳、納米尺寸碳和納米孔碳，討論了合成參數對碳結構和化學性質的影響。這些碳材料的鈉儲存機理和性能與關鍵的結構/化學因素有關，包括層間距、晶粒尺寸、多孔性、微/納米結構、形貌、表面化學、雜原子摻入和雜化。最后，對當前SIBs、SICs和CDI的發展障礙和未來的研究方向提出了展望。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201803444

由于鈣離子的多電子、優越的動力學特性以及豐富儲量(鋰的2500倍)，基于鈣離子的設備是下一代高性能、低成本儲能的理想選擇。由于缺乏合適的電極材料和電解質的搭配，完整的鈣離子儲能裝還無法獲得令人滿意的性能。

中國科學院深圳先進技術研究院唐永炳研究員課題組定義了多離子反應策略，以構建一個完整的鈣離子儲能裝置，并有意采用電容-電池混合機制。得益于精心設計，它具有92毫安時每克的高可逆容量，無與倫比的速率能力，以及在室溫下超過1000次循環的84%的高容量保持能力，這是目前報道的基于鈣離子的儲能設備的最佳性能。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201803865

析氫反應(HER)是水裂解的關鍵反應之一，為其開發高效、穩定的非貴金屬電催化劑仍是大規模制氫的一大挑戰。

北京化工大學曹達鵬及程道建團隊首次報道了一種以CoP納米陣列為核心，以N,P‐摻雜碳(NPC)為殼層(CoP/NPC/TF)，在Ti箔上生長的垂直排列的核-殼結構是一種高效的電催化劑。結果表明，在酸性和堿性溶液中，CoP/NPC/TF僅需要91 mV和80 mV的過電位即可驅動電流密度為10mA cm^{?– 2}。電化學測試和理論計算表明，CoP納米棒核和多孔NPC殼層的協同作用顯著提高了其性能，因為多孔NPC殼層的引入不僅提供了更多的活性中心，而且提高了樣品在酸性和堿性溶液中的電導率和耐久性。密度泛函理論計算進一步表明，COP/NPC中N和P原子之間的所有C原子都是最有效的活性中心，這極大地提高了HER的性能。本工作中活性物種的識別為設計和合成低成本、高效率、高活性的COP基電催化劑提供了一種有效的策略。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201803970

一種基于鉀離子(K+)的混合離子電容器(HIC)是一種新型的大功率中間能源設備件，它可能在拉貢圖空間中占據獨特的位置。

克拉克森大學的David Mitlin及電子科技大學的吳孟強團隊提供了鉀離子電容器(KIC)與已知的鈉離子電容器的直接性能比較。實驗采用非對稱結構進行，該結構基于塊狀離子插入、部分有序、致密碳陽極(硬碳，HC)對富含N‐和O‐的離子吸附、高表面積、陰極(活性炭，AC)。同時分析了一種經典的對稱“超級電容式”AC-AC結構。對于不對稱的鉀離子基HC-AC器件，離子插入陽極有明顯的高速率限制，使其遠遠低于鈉基HC-AC器件。一個更大的充放電滯后(過電位)，材料顯示出超過一個數量級的阻抗以及較差的循環能力。然而，基于鉀離子的AC-AC設備獲得了與基于鈉離子同等設備相當的的能量、功率和可循環性。因此，盡管KICs在科學上非常有趣，但需要做更多的工作來調整“鈉離子——繼承”致密碳陽極和電解質的結構，以獲得滿意的K離子插入。相反，利用現有的許多高表面積吸附碳進行快速K應用是有可能的。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201802272

分級多孔材料(HPM)由于其多孔結構有利于電解質的滲透和離子的擴散來提高電化學性能，在不同的應用領域中均被廣泛應用。然而，實現HPM的多維可控合成，包括材料種類、材料成分、支撐基板以及孔徑/分布，仍然是一個巨大的挑戰。

鄭州大學張鵬及大連民族大學張振翼團隊首次提出了一種以天然蟻巢為靈感的HPM生物幾何結構的新概念。此外，還提出了一種簡便、通用的方法來實現蟻巢結構HPM的多維可控合成。進一步研究表明，在超級電容器中，在多孔集電體上原位構建蟻巢結構碳基集成電極，與普通粉末和獨立式材料相比，可分別提高近70%和45%的比電容。此外，該合成路線可以方便地擴展到獲得蟻巢結構的CuOx，該結構對葡萄糖檢測的靈敏度提高了5倍。這種仿生分層多孔結構在電化學應用領域具有重要意義。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201808994