Adv. Energy Mater. 7月最新文獻快訊專題

小柒 7年前 (2016-07-31) 6899瀏覽

本期專題跟蹤了Advanced Energy Material于2016年7月20日見刊的所有文獻，并做圖文導讀，相關文獻資源網友已上傳到材料人論壇下載，點我跳轉。

本期AEM共更新文獻18篇（其中中國作者文章3篇，包括華中科技大學、蘇州大學和武漢理工大學各一篇）文章分別涉及鈣鈦礦太陽能電池、聚合物太陽能電池、光催化、鋰離子電池和鈉離子電池等。

封面文章：半透明鈣鈦礦太陽能電池

Solar Cells: Empowering Semi-Transparent Solar Cells with Thermal-Mirror Functionality（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201502466）

Nam-Gyu Park和Seunghyup Yoo（共同通訊）等提出了鈣鈦礦半透明太陽能電池設備架構，其不僅效率很高并且在熱鏡操作方面非常高效。通過優化高透明電極設計，在薄金屬層上覆蓋可見光區域折射率高并且在近紅外區反射率高的介電層。這種可以看透的設備裝置轉換效率高達13.3%，近紅外排斥率高達85.5%，可以用在太陽能窗戶上產生能量并排熱。

半透明鈣鈦礦太陽能電池的堆棧示意圖以及其它信息

封面內頁：高性能核殼結構光催化劑

Energy States of a Core-Shell Metal Oxide Photocatalyst Enabling Visible Light Absorption and Utilization in Solar-to-Fuel Conversion of Carbon Dioxide（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600583）

Yong-Hoon Kim和 Jeung Ku Kang（共同通訊）等設計了一種核殼結構光催化劑，殼上的氮和氫通過與金屬原子的協同作用，為可見光吸收提供能量狀態并且能高效分離電子-空穴。

在混合能量狀態光激電子和空穴以及TEM圖

1. 華中科技：液態金屬電極綜述

Liquid Metal Electrodes for Energy Storage Batteries（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600483）

華中科技大學Haomiao Li（第一作者）以及Kangli Wang和蔣凱（共同通訊）等全面介紹了目前電池中使用的先進液態金屬電極（LMEs），包括液態金屬電池（LMBs）中的LMEs、鈉硫（Na-S）和ZEBRA（Na-Nicl2）電池。除此之外，還討論了LMEs電解液的發展以及使用LMEs電池遇到的挑戰機器未來的應用前景。

(a)金屬/合金復合物電極(b)液態金屬電極(c)和充放電過程中固體的形態/結構改變

2. 鎂離子電池：菲醌基有機正極材料

Polyanthraquinone-Based Organic Cathode for High-Performance Rechargeable Magnesium-Ion Batteries（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600140）

Chen Liao（通訊作者）合成和表征了兩種菲醌基高分子用來提升鎂離子電池的容量和電壓，在電解液中添加Mg(HMDS)₂ 和MgCl₂后表現出優異的循環性能。

使用0.3M的Mg(HMDS)₂ -4MgCl₂ /THF電解液的Mg-PAQS電池的電化學和循環性能

3. 光催化：MoS₂/TiO₂側邊異質結構高效率產氫

MoS₂/TiO₂ Edge-On Heterostructure for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600464）

Zheng Liu（通訊作者）等通過簡單兩步法通過邊緣改性，使TiO₂和層狀MoS₂間產生邊緣連接。這種異質結構提高了MoS₂/TiO₂表面的導電性并又增加了電子傳輸途徑，這有利于電子-空穴對分離并提高太陽能水分解效率。

MoS₂/TiO₂復合物制備流程示意圖

4. 鈣鈦礦太陽能電池：無摻雜空穴傳導材料

A Novel Dopant-Free Triphenylamine Based Molecular “Butterfly” Hole-Transport Material for Highly Efficient and Stable Perovskite Solar Cells（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600401）

Chenyi Yi、Shirong Wang、Shaik Mohammed Zakeeruddin和Michael Gr?tzel（共同通訊）等制備三苯胺基分子蝴蝶作為鈣鈦礦太陽能電池無摻雜空穴傳導材料，能量轉換效率高達16.3%而且在光照射條件下性能穩定。

電池結構以及橫截面SEM圖等

5. 蘇州大學：聚合物太陽能電池PCE超過9%

A New Polythiophene Derivative for High Efficiency Polymer Solar Cells with PCE over 9%（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600430）

蘇州大學Qunping Fan（第一作者）和國霞、張茂杰、李永舫（共同通訊）等制備出新型氟化聚噻吩（PT）衍生物（PBDD-ff4T）。PBDD-ff4T/PC₁₇BM基設備在無需任何處理的條件下效率高達9.2%，達到了PT衍生物基聚合物電池的最大值。

PBDD-ff4T的紫外可見光吸收譜和CV曲線

6.柔性鋅-空氣電池：納米纖維素/氧化石墨烯層狀交聯電解質

Laminated Cross-Linked Nanocellulose/Graphene Oxide Electrolyte for Flexible Rechargeable Zinc–Air Batteries（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600476）

Zhongwei Chen（通訊作者）等使用功能性氧化石墨烯和納米纖維素制備層狀固態氫氧化物導電電解質。離子電導率高、水含量大、各向異性溶脹度低、結構穩定性好等特點使其適合應用于先進柔性便攜式能量轉換和存儲設備。

樣品制備過程圖解以及個別膜的SEM圖

7.高性能析氧催化劑

Highly Efficient and Stable Solar Water Splitting at (Na)WO3 Photoanodes in Acidic Electrolyte Assisted by Non-Noble Metal Oxygen Evolution Catalyst（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600526）

Renata Solarska和Jan Augustynski（共同通訊）等報道Keggin型多金屬氧酸鹽?[PW₁₂O₄₀]^3??和[PMo₁₂O₄₀]^3?，在水光分解法設備中作為高效率析氧反應分子催化劑。首次報道通過(Na)WO₃光電陽極，配合在酸性介質中氧化穩定的非貴金屬水分解催化劑，獲得超高水氧化光電流（4.5 mA/cm²）。

通過溶膠-凝膠法最終溫度550℃制備的WO3膜的SEM（左）和TEM圖（右）

8.鈉電：用樹木為原材料制備負極材料

Ultra-Thick, Low-Tortuosity, and Mesoporous Wood Carbon Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries（Adv. Energy Mater., 2016,DOI: 10.1002/aenm.201600377）

Xiaolin Li和Liangbing Hu等利用自然界廣泛存在的樹木，通過高溫熱解法制備出可用于鈉離子電池的超薄、彎曲少的介孔碳負極。這種結構能促進電解液的擴散并且為Na離子的傳輸提供快速運動通道。研究發現，當該介孔碳材料的孔道方向與隔膜方向相垂直時，Na離子的傳輸效率高于當該介孔碳材料孔道方向與隔膜相平行時。

負極材料的制備流程示意圖

9.小分子太陽能電池：通過側鏈修飾提高性能

Side-Chain Engineering for Enhancing the Properties of Small Molecule Solar Cells: A Trade-off Beyond Efficiency（Adv. Energy Mater., 2016,DOI: 10.1002/aenm.201600515）

Jie Min和Chaohua Cui等通過合成三種分別在BDTT存在不同取代基（BDTT-TR、BDTT-O-TR、BDTT-S-TR）的小分子，研究了它們在有機體異質結太陽能電池液相過程種的結構-性能關系。其能量轉化效率（PCE）分別為BDTT-S-TR—9.2%、BDTT-TR—7.44%、BDTT-O-TR—6.50%。

BDTT-TR, BDTT-O-TR, and BDTT-S-TR的紫外可見吸收光譜和通過循環伏安法計算得到的HUMO、LUMO能級

10. 鋰離子電池：氮摻雜碳包覆SnO₂亞微米盒的強勁儲鋰性能

Formation of Uniform N-doped Carbon-Coated SnO2 Submicroboxes with Enhanced Lithium Storage Properties（Adv. Energy Mater., 2016,DOI: 10.1002/aenm.201600451）

Xiong Wen (David) Lou等報道了由氮摻雜碳層包覆的超小的SnO2納米顆粒，其具有高表面積并且具有多孔中空結構，這種氮摻雜碳包覆SnO₂（SnO₂/NC）亞微米盒具有優異儲鋰性能。它作為鋰離子電池負極時在0.5 A/g的電流密度下，100次循環之后仍有491 mAh/g的可逆容量。

SnO₂/NC亞微米盒的制備示意圖

?11. 鈣鈦礦太陽能電池：無毒溶劑

Nonhazardous Solvent Systems for Processing Perovskite Photovoltaics（Adv. Energy Mater., 2016,DOI: 10.1002/aenm.201600386）

Jeffrey G. Tait等結合鹵化鉛前驅體Pb(CH₃CO2)₂·3H₂O、PbCl₂和CH₃NH₃I，利用無毒溶劑/酒精/酸系統一步制備無針孔層狀鈣鈦礦。該設備的能量轉化率高達15.1%，在最大功率點保持13.5%的效率達5 min。

12. 高壓CO₂捕捉：超高表面積碳基材料

Tunable Polyaniline-Based Porous Carbon with Ultrahigh Surface Area for CO2 Capture at Elevated Pressure（Adv. Energy Mater., 2016,DOI: 10.1002/aenm.201502491）

Zhenan Bao和Jennifer Wilcox等通過3D層狀納米結構聚合物水凝膠得到多孔碳，并且可以簡單高效的調節孔尺寸的分布。其表面積高達4196 m²/g，達到了目前炭基材料的最大值并具有大量的微孔和介孔，其對CO2/CH4表現出高選擇性和優秀的循環性能。

制備層狀多孔碳流程示意圖

13. 武漢理工：超大倍率和超長壽命鈉離子電池正極材料

Layer-by-Layer Na₃V₂(PO₄)₃ Embedded in Reduced Graphene Oxide as Superior Rate and Ultralong-Life Sodium-Ion Battery Cathode（Adv. Energy Mater., 2016,DOI: 10.1002/aenm.201600389）

Na₃V₂(PO₄)₃?(NVP)理論容量高，并且是Na離子的良好導體，是作為鈉離子電池的理想正極材料。但電子電導率低導致倍率性能極差。武漢理工大學Yanan Xu（第一作者），Qinyou An和麥立強（共同通訊）等通過新穎一步法制備層疊NVP@rGO納米復合材料，NVP在rGO層間均勻分布。使其同時提高離子和電子電導率并且具有穩定的結構。這種材料表現出優異的電化學性能：0.5 C-118 mAh/g、100 C-73 mAh/g、200 C-41 mAh/g、50 C循環15000次后容量保持率為70%，另外在高低溫下同樣表現出極穩定的循環性能和優秀的倍率性能。

NVP-P/GO(a)和 NVP@rGO(b)復合物的制備流程圖

14. n型晶體硅太陽能電池

Lithium Fluoride Based Electron Contacts for High Efficiency n-Type Crystalline Silicon Solar Cells（Adv. Energy Mater., 2016,DOI: 10.1002/aenm.201600241）

Andres Cuevas和Ali Javey等利用簡單高效的方法通過氟化鋰/鋁接觸使微量摻雜的n型c-Si達到了mΩ cm²級別的接觸電阻。

(a)TLM結構示意圖(b)在70到360 K的c-Si(n)/LiFx /Al的接觸電阻變化

15.理論：探究鈣鈦礦光伏和光電單晶內在光物理本質

Discerning the Surface and Bulk Recombination Kinetics of Organic–Inorganic Halide Perovskite Single Crystals（Adv. Energy Mater., 2016,DOI: 10.1002/aenm.201600551）

Tze Chien Sum等進行了全光研究，清楚地區分表面動力學和MAPbBr₃和MAPbI₃單晶塊體的動力學，為探究單晶鈣鈦礦光伏和光電設備內在光物理本質提供了新的思路。研究表明，MAPbBr₃單晶的體復合壽命大概比表面復合速率為6.7x10^3?cm/s的表面大約短一到兩個數量級（約34到1 ns之間），表面陷阱密度約6.0x10^17?cm^-3約塊體的兩倍。