位阻工程分子合金化调控受体结晶,三元有机太阳能电池效率达20.73%
研究将位阻受体L8-Ph引入L8-BO基体构建均相合金相,原位动力学分析显示L8-Ph提高成核势垒,使Stage II结晶时间从二元体系的0.17 s延长至三元共混物的0.23 s。
推荐理由:原文给出位阻受体合金化对结晶动力学的调控数据,读者可据此理解三元有机太阳能电池形貌优化的路径。
研究将位阻受体L8-Ph引入L8-BO基体构建均相合金相,原位动力学分析显示L8-Ph提高成核势垒,使Stage II结晶时间从二元体系的0.17 s延长至三元共混物的0.23 s。
推荐理由:原文给出位阻受体合金化对结晶动力学的调控数据,读者可据此理解三元有机太阳能电池形貌优化的路径。
研究报道了一种无铅二维 Ruddlesden-Popper 杂化钙钛矿 (ATHP)2SnCl4(ATHP = 4-氨基四氢吡喃),其 [SnCl6]4− 八面体畸变和晶格不对称性均强于铅基类似物。
推荐理由:原文给出无铅二维钙钛矿的孤对电子诱导晶格畸变路线,并附自发极化与 d33 数据,可供压电器件选材参考。
功能隔膜涂层因与现有电池制造工艺兼容、易集成到电芯设计中,被视为稳定金属负极的可行策略。综述梳理了从传统聚烯烃隔膜到功能化结构的演进,评述陶瓷、聚合物、碳质材料、金属-有机框架及杂化体系等涂层材料如何调控离子传输、均匀化金属沉积、抑制枝晶并提升热稳定性。文章还从涂层厚度、线速度/产能、材料利用率、设备要求与工艺连续性评估可放大性,并给出理性隔膜设计与实际制造的关键挑战。
作者将含B/N稠合MR发光单元的二胺(DBNCzNH2)与含膦氧(P═O)单元的二胺(TPONH2)同脂肪族二酐(HBPDA)共聚,得到一系列半芳香聚酰亚胺TPOBN X%(X=1、3、5、10)。
推荐理由:作者用半芳香聚酰亚胺把刚性非共轭骨架与P═O传输单元结合,给出窄带发射与25.3% EQE的对应关系,可作为溶液加工MR-TADF聚合物的设计参照。
综述系统梳理了水系电池非金属负极,将其分为转化型与嵌入型两类:转化型主要包括氢气、硫族化合物和有机化合物,嵌入型聚焦金属硫族化合物、普鲁士蓝类似物和聚阴离子化合物。文章重点讨论了这些材料的储能机制、优缺点及与载流子和正极的兼容性,并展望了高性能非金属负极的设计方向。
研究团队制备了异孔双极三苯胺−苯醌共价有机框架(TPBQ–COF)与碳纳米管(CNT)的复合正极TPBQ–COF@CNT,用于宽温域钠离子电池。该框架以羰基和三苯胺单元分别作为互补的n型与p型氧化还原中心,CNT网络改善电极导电性,有序多孔骨架提供电解质渗透与离子迁移通道。
推荐理由:原文给出TPBQ–COF@CNT在5 A g⁻¹下15000次循环的容量衰减数据,以及50°C与−20°C全电池的容量保持情况,可供判断双极COF正极的宽温域适用性。
研究团队将1,4-萘醌骨架嵌入刚性稠环结构,设计出NDTD构筑单元,并合成甲基、氢、氟取代的一系列聚合物给体。与L8-BO配对制成准平面异质结器件后,NDTD-Me体系获得16.21%的最高效率,在储存与连续光照下T80寿命超过1800 h,65 °C热应力下接近1730 h,优于H和F取代版本。
推荐理由:原文给出NDTD-Me与L8-BO在Q-PHJ器件中的16.21%效率及1800 h以上T80寿命,可对照H、F取代的同类给体。
研究提出两种以二噻吩并吡咯(DTP)为核心的受体-给体-受体型自组装分子,仅调换苯基末端三氟甲基与氯的邻/对位,即可将分子堆叠从无序反平行切换为有序平行。
推荐理由:原文展示了仅调换三氟甲基与氯的邻对位即可切换分子堆叠方式,为自组装空穴传输层的界面调控提供了一个可迁移的分子设计杠杆。
生物质 DNA 正从天然生物资源走向大规模工程材料,可转化为三维交联水凝胶基质,并进一步加工为可回收生物塑料以支撑碳中和。该综述以"生物质 DNA 树"为框架,还涵盖有机凝胶、纤维及超级电容器、电池和界面层等储能应用,并延伸至催化、软体机器人、OLED、医用贴片、神经形态器件和光电导体。
硅负极因高理论容量和低锂化电位适用于硫化物全固态电池,但循环中硅的结构重构与体积变化、深度锂化 LiₓSi 对硫化物的强还原作用,共同引发界面相生长、活性锂损失、颗粒断裂、界面脱粘与接触损失。
研究者用向日葵花粉经脱脂和温和脱酯化制成可加工微凝胶并成纸,再功能化出介电层与导电层,构建超薄多层液滴能量收集器(PDEH),其中非可再生固体材料仅占24 wt%。
推荐理由:花粉经脱脂与温和脱酯化制成可加工微凝胶纸,作者给出液滴发电的电压、效率与成本数据,可供判断生物基能量收集器件的可行性。
研究采用无卤溶剂侵蚀顺序沉积(erosion-SD)工艺,在D18底层预插入可部分去除的聚合物受体PYDT,再沉积L8-BO,使受体渗透更深并优化垂直相分离。以甲苯:CS2/甲苯为无卤溶剂时,D18:PYDT/L8-BO器件PCE达21.05%(认证20.71%),高于氯仿/氯仿体系的20.53%;300 nm和500 nm厚活性层分别达19.64%和18.75%。
推荐理由:原文给出无卤溶剂下侵蚀顺序沉积的工艺参数与器件效率,读者可据此比较其与氯仿体系的差距。
研究通过在多层Ti3C2Tx MXene存在下直接热聚合共轭萘基聚酰亚胺(NPI),制得紧密耦合的二维层状NPI@MXene异质结构负极。NPI提供可逆的酰亚胺-羰基氧化还原位点,MXene促进电子传输与界面离子转移动力学;优化后的负极在1.00 A g⁻¹下比容量为124.5 mAh g⁻¹,在15.0 A g⁻¹下循环65000次容量保持100.0%。
推荐理由:原文给出NPI@MXene负极在15.0 A g⁻¹下循环65000次容量保持100.0%的数据,读者可据此判断有机-无机异质结构在海水基电解液中的循环稳定性。
研究用乙烯基连接的共价有机框架 TBD-COF 作为钙钛矿结晶调节剂,将其有序多孔骨架与吡啶氮位点用于配位钙钛矿前驱体并调控成核与晶体生长。引入 TBD-COF 后结晶由 (001) 主导转向 (012) 取向晶畴比例提高,缓解晶粒无序堆积与晶格应变积累,抑制缺陷辅助非辐射复合并促进载流子传输。
推荐理由:原文给出 TBD-COF 调控钙钛矿晶面取向的路径与 27.01% 效率、88.72% 填充因子数据,可看 COF 作为结晶调节剂的作用方式。
研究者在两种等网络亚胺键COF中预嵌入分子内D–A结构,将给体与受体单元共价锁定在同一C3对称构筑单元内。CR-COF-7的光催化产氢速率达12.09 mmol g⁻¹ h⁻¹,约为CR-COF-8的150倍,并优于分子间D–A COF对照。计算显示CR-COF-7层间静电势阶跃为0.220 eV、功函数降低0.76 eV,有利于电子向Pt转移。
推荐理由:原文给出预嵌入分子内D–A结构对COF极化与功函数的影响,并对照分子间D–A体系比较产氢速率。
这篇综述建立机理框架,将 OECT 响应分为快速弛豫、亚稳受限与持续稳定三类状态,指出记忆寿命由编程后离子与电子态的弛豫或稳定方式决定,而非仅由电化学掺杂决定。
以 UiO-66 衍生物(-NH₂、-COOH、-F₄)为模型,通过 d-p 轨道杂化调控电子结构定制锌负极界面,高氟化 UiO-66-F₄ 获得最高 Zn²⁺ 吸附并驱动选择性排斥 SO₄²⁻。
系统研究0.5 C、0.8 C、1.0 C、1.15 C和1.25 C五种脉冲化成倍率对商用磷酸铁锂(LFP)/石墨圆柱电池SEI膜结构与性能的影响,并引入强化学习算法全局优化化成工艺参数。
一种仿植物维管组织的3D核壳Janus水凝胶蒸发器,通过碱诱导脱氟策略解决疏水PVDF与亲水海藻酸钠(SA)核之间的粘接难题,并原位氧化锰离子生成MnO₂赋予抗菌活性。PVA/壳聚糖壳与SA核经发泡-冻融形成仿生维管通道,实现高效水传输与耐盐;植酸十二钠显著提升表面电荷密度,在一个太阳下蒸发速率达4.22 kg m⁻² h⁻¹,海水中持续输出电压825 mV。
研究将 Pt 纳米颗粒选择性置于多孔碳载体的外表面(Ptext/PC)或内部纳米孔中(Ptint/PC),在 Pt 载量、颗粒尺寸和孔结构相近的条件下,H2-air 下 Ptint/PC 的峰值功率密度约为 Ptext/PC 的 1.3 倍,高电压区电流密度相近。
推荐理由:通过把 Pt 纳米颗粒放进介孔内来打散离聚物骨架的紧密堆叠,为低铂燃料电池的氧传输提供了一条可调的结构参数。
晶格限域的 Ru 单原子通过缩短 Co–O 与 Ru–O 键长形成稳固 Ru–O–Co 桥,抑制 Co 溶解并优化电子结构,使 RuLCA-Co3O4 在 10 mA cm–2 下过电位仅 260 mV。加速耐久测试后其 Co 溶解量比表面配位的 RuSCA-Co3O4 低近 9 倍,AEMWE 体系中稳定运行超过 1000 h,降解速率低至 88.1 μV h–1。
综述指出超级电容器的性能与稳定性在浮充、高频循环、快速充放电、宽温域和高压等非平衡工况下由离子传输受限、界面极化、电解质分解与结构应力演化等耦合动力学与热力学过程共同决定。文章归纳出传输失配、界面不稳定与热-机械耦合三类退化起源,并据此提出离子传输调控、界面化学调控、电解质优化与结构适应性四方面材料设计原则。
研究提出以预嵌入碳纳米管(CNT)骨架实现碳组分功能分化的策略,用于硫化物基全固态锂硫电池正极:Li6PS5Cl(LPSC)作离子导体,Ketjen black(KB)承担硫负载与短程电子转移,预嵌入 CNT 作长程电子传导骨架。
研究者报道了双受体共价有机框架 BDZ-BFA-ETP,将苯并噻二唑(BDZ)与吡啶鎓基 ETP 单元整合,在受体侧形成明显的电子不对称。缺电子的 BDZ 优先活化 O2,相对富电子的 ETP 促进 *OOH 转化与 H2O2 释放,两者协同完成 2e− ORR 路径。
研究通过苯并咪唑鎓磷酸二氢盐(BP)对 ZIF-zni 进行熔融淬火改性,得到厘米级透明块体杂化玻璃,配位数由 4 升至 5 以上,并出现 2–70 nm 的纳米相分离。
推荐理由:原文给出磷酸盐改性锌咪唑酸盐玻璃的配位数变化与纳米相分离尺度,读者可据此判断这类杂化玻璃在中温质子传导上的设计空间。
将传统聚烯烃Celgard 2500隔膜换为静电纺PAN膜后,LMR||µ-Si电池循环稳定性显著提升,约230次循环后仍保持80%初始容量,而Celgard电池不到75次循环即出现容量滚降。采用DMFSA与FEC共溶剂优化电解液后,无论何种隔膜,电池寿命均延长至400次循环以上。隔膜选型与电解液配方的协同作用可稳定正负极界面。
研究将空心石墨烯壳(GS)球作为浆料相容的孔隙工程添加剂引入硅基负极,在5–60–5 MPa压力循环下,SiOx/GS电极的厚度恢复指数为4.18个百分点,原始SiOx为1.24个百分点。
推荐理由:原文给出空心石墨烯壳作为浆料相容添加剂的厚度恢复与循环数据,读者可据此判断其在硅基负极应力调控中的可用性。
Nature Chemistry 刊出的这篇观点指出,一种液态电解质设计可在极端温度与充电倍率条件下为硅负极提供界面保护并减少电极膨胀,同时具备耐锂沉积能力。硅负极虽能提升锂离子电池能量密度,但在上述工况下面临可逆性挑战。
推荐理由:面向硅负极在极端温度与倍率下的可逆性难题,这篇观点梳理了液态电解质设计如何兼顾界面保护与耐锂沉积。
研究提出超分子共组装策略,引入4-氟苯基甘氨酸盐酸盐与Me-4PACz通过双位点非共价相互作用共组装,抑制溶液态聚集并形成均匀SAM薄膜。基于该策略,1.67 eV宽带隙钙钛矿电池和1 cm²两端单片钙钛矿/硅叠层电池分别实现23.66%和33.91%(认证33.5%)的冠军PCE。优化后的叠层器件在ISOS-L-2协议下、一个太阳连续光照最大功率点跟踪1000 h后仍保持初始PCE的91%。
推荐理由:原文把溶液态超分子共组装与SAM成膜均匀性、能级对齐和界面残余应力联系起来,并给出叠层电池的效率与稳定性数据。
研究报道了一种嵌入中空高熵MOF微胶囊的智能凝胶聚合物电解质(HEMOF@TP@DZC GPE),微胶囊封装阻燃剂磷酸三乙酯(TEP),由相变材料(PCM)作为温度响应开关,升温时触发TEP释放以中断燃烧链反应。
推荐理由:原文给出该凝胶聚合物电解质在80 C下80.5 mAh g⁻¹、20000次循环容量衰减仅1.55%的数据,可用于判断微胶囊热调控路线的性能边界。
设计内对齐针电极摩擦纳米发电机(INE-TENG),从摩擦界面侧面与内部区域同时提取静电能量。协同工作比仅侧电极配置多向外部电路转移1.73 µC电荷;在2.0 GΩ负载下输出能量15.7 mJ,为内电极接地侧电极配置(3.91 mJ)的4.02倍,超过侧、内电极单独输出之和。基本结构单元实现每周期2.61 J m⁻²的高输出能量密度。
研究设计了一种界面工程化的层状聚合物纳米复合介电膜,在电极与介电层界面选择性组装蒙脱土纳米片(MMT NSs),在相邻介电层之间引入氮化硼纳米片(BN NSs),以抑制漏电流和击穿通道。在所考察的多层结构中,最佳结构在740 MV m⁻¹下实现约37.3 J cm⁻³的放电能量密度,并在200 MV m⁻¹下经60000次循环后放电能量密度变化小于3%。
推荐理由:原文给出层状纳米复合介电膜在电极侧与层间分别布置二维纳米片后的放电能量密度与循环稳定性数据,可供比较界面设计思路。
以羟基官能化共价有机框架(COF)为可预设计平台,发现向亚胺 COF 引入羟基可提升氧还原反应(ORR)活性,且羟基数量需精确调控。在合成的多种 COF 中,双羟基官能化的 DATB-COF 表现最佳,起始电位达 0.96 V vs. RHE,半波电位 E1/2 为 0.71 V vs. RHE。
设计出具有不对称 Cl–Co–N3 配位环境的钴单原子催化剂 CoClNC,通过引入 Cl 原子诱导 Co(II) 电子离域,使其由低自旋转向更高自旋态。该自旋态调控增强了 dz2 轨道与多硫化物 π* 反键轨道的杂化,同时不对称配位降低 d 带电子占据,改善硫物种吸附并加快硫氧化还原反应动力学。采用 CoClNC/S 正极的锂硫电池平均每圈容量衰减仅 0.023%。
研究将甜菜碱(TMG)引入 2PACz 自组装单层,通过酸碱缔合引发的部分质子转移与两性离子静电作用抑制 2PACz 自聚集、改善溶液分散,并增强其与 ITO 的 P–O–M 配位锚定。
推荐理由:原文给出甜菜碱调控 2PACz 自组装单层的质子转移与静电机制,并附二元与三元器件效率对照。
以再生纤维素纳米纤维膜(R-CNF)为基底、引入氨基硅烷中间层,借硅醇基团接枝氟化并靠N–H···F–C氢键增强层间结合,制得氟化再生纤维素纳米纤维膜(F-R-CNF),13天降解率约0.96%。
研究将闭孔引入杂原子掺杂碳骨架作为内应力调节单元,使氮掺杂硅碳复合材料的可逆容量达 1756.5 mAh g⁻¹、首次库仑效率 90.2%、3 C 下 868.4 mAh g⁻¹,50 次循环后电极厚度膨胀由 38.4% 降至 13.1%。
推荐理由:闭孔结构把膨胀应力转向颗粒内部,配合杂原子掺杂提升动力学,并给出公斤级批次与 2 Ah 软包电池数据。
研究报道了一种同步多级组装策略,通过原子尺度阳离子组装与原位生成导电碳网络,合成结构可调的纳米尺寸钛酸钠,并克服高温下制备多金属氧化物纳米晶的困难。所得 M-Na4Ti5O12/C 复合材料在 10 A g−1 下比容量约 115 mAh g−1,在 0.2 A g−1 下循环 1000 次每圈容量衰减低于 0.023%。
推荐理由:该工作提出同步多级组装路线,把原子尺度阳离子组装与原位碳网络结合,为高倍率储钠电极提供可调结构的合成思路。
热磁能量转换被视为低品位余热回收的可行替代方案,具备可扩展性、高理论第二定律效率及跨温区适应性。该展望聚焦材料选择、加工工艺与系统级设计,梳理热磁能量收集的关键挑战与新兴机遇,并提出引导领域发展的路线图。
研究将高模量、低溶胀的交联聚合物原位引入阴离子衍生SEI的无机组分中,使SEI弹性模量从1.63 GPa提高到4.37 GPa,并提升致密性以抑制电解液渗透。扣式电池循环寿命由190次增至329次(提升73%),日历寿命由1553 h增至3561 h(提升129%)。506 Wh kg⁻¹的原型软包电池完成124次循环。
推荐理由:原文给出交联聚合物原位引入无机SEI后模量与日历寿命的对应数据,可据此判断该界面设计对锂金属电池储存寿命的作用幅度。