1. 加利福尼亞大學黃煜&段鑲鋒AEM綜述：單原子催化劑的分子設計用於ORR催化由於燃料電池陰極氧還原反應（ORR）的反應動力學十分緩慢，需要使用Pt作為催化劑，因此大大增加了電池的總成本。單原子催化劑（SAC）因其在酸性和鹼性條件下具有高ORR活性，並具有出色的一氧化碳和甲醇的耐受性，有望替代Pt催化劑應用於燃料電池中。為了進一步提高SAC的ORR活性，研究人員開發了許多方法和技術手段，如精確設計金屬中心的配位結構，豐富金屬中心的濃度以及設計襯底的電子結構和孔隙率等。近日，加利福尼亞大學黃煜和段鑲鋒教授夫婦發表綜述，簡要介紹了燃料電池的基本原理和SAC的ORR參數及其高活性的起源，然後從旋轉圓盤電極和膜電極組裝測試等方面詳細回顧了最近開發的用於優化SAC的ORR活性的策略，並對SAC在商用燃料電池開發中的挑戰和未來方向做出評論和展望。
參考文獻：
Molecular Design of Single-Atom Catalysts for Oxygen ReductionReaction. Adv. Energy Mater. 2020, 1903815. DOI: 10.1002/aenm.201903815
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201903815
2. 南京大學周豪慎AEM: 鈉離子電池層狀氧化物正極中穩定可逆的氧陰離子氧還原化學激發氧化物正極材料中氧陰離子的氧化還原活性是提高鈉離子電池層狀陰極能量密度的有效策略。然而，晶格氧的不可逆損失會破壞電極材料的結構，從而導致電壓衰減和容量降低。為解決這一問題，南京大學的周豪慎教授與日本國家先進工業科技研究所的Yu Qiao教授共同設計了一種層狀P2型正極材料Na0.66Li0.22Ru0.78O2，可同時提供可逆的氧陰離子和Ru基的氧化還原化學。原位/非原位拉曼、XPS和硬X射線吸收光譜證實，得益於強共價性的Ru 4d-O 2p相互作用和過渡金屬層中穩定的Li位點，該正極材料能夠同時發生陰/陽離子的氧化還原反應。原位X射線衍射進一步證實了Na0.66Li0.22Ru0.78O2具有可逆的結構演變，能夠實現陰/陽離子氧化還原反應的高電化學穩定性，在長達500次循環過程中每次循環容量僅下降了約0.018%。
參考文獻：
Stabilizing Reversible Oxygen Redox Chemistry in Layered Oxides forSodium-Ion Batteries. Adv. Energy Mater. 2020, 1903785. DOI: 10.1002/aenm.201903785
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201903785
3. 復旦大學孫大林& 宋雲AEM：構築多維氮摻雜分級雙碳陽極助力高性能鉀離子混合電容器鉀離子混合電容器（PIHC）整合了超級電容器的高輸出功率、長壽命和電池高能量密度的優點，是極具潛力的下一代儲能設備。目前，PIHC的下一步發展關鍵在於探索具有超穩定結構的高倍率電池型陽極，來匹配電容器型陰極。鑑於此，
復旦大學孫大林教授和宋雲教授通過2D還原氧化石墨烯緊密包裹金屬有機骨架衍生的三維氮摻雜微孔碳多面體（NMCP），設計了一種“雙碳” 結構陽極材料（NMCP@rGO）。得益於內部NMCP和外部rGO的協同效應，NMCP@rGO電極表現出出色的鉀離子存儲性能，在0.05 A g-1的電流下具有386 mAh g-1的高可逆容量，並具有超長的循環穩定性。在5.0 A g-1下經過6000次循環後的容量為151.4 mAh g-1。此外，基於NMCP@rGO陽極和AC陰極組裝的PIHC同樣表現出極高的能量密度和功率密度（19091 W kg-1時為63.6 Wh kg-1），以及優異的循環穩定性。該PIHC在2.0 A g-1的電流密度下進行12 000次循環後，容量保持率仍然高達84.7%。這種具有獨特的多維層次結構的雙碳材料很好地克服了用於常規碳基陽極材料的緩慢動力學和較差的循環壽命等問題，併為進一步開發高能量密度和功率密度混合離子電容器提供了新途徑。
參考文獻：
Rational Construction of Nitrogen-Doped Hierarchical Dual-Carbon forAdvanced Potassium-Ion Hybrid Capacitors. Adv. Energy Mater. 2020, 1904045. DOI:10.1002/aenm.201904045
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201904045
4. 上海交大章俊良&寧波材料所王德宇AEM綜述：可承受-40℃和60℃極端溫度的鋰離子電池研究進展
鋰離子電池（LIB）已經成為電子消費產品和電動汽車等儲能設備的主要電源。除了活性材料的成本、安全性和電化學性能外，LIB還必須要適應各種環境條件，以確保能量的供應。上海交通大學 章俊良，侯俊波教授和中國科學院寧波材料所王德宇研究員等人從材料的角度出發，全面總結了可在零下40度和60度高溫下穩定運行的LIB的最新研究進展，探索電化學性能衰減的機理，並結合化學、物理和電化學探討了材料和電池組件之間的相互作用。此外，作者提出，可以通過引入適當的電解質或多功能添加劑來實現單個電池中的極端溫度極點的組合和折衷。
參考文獻：
Fundamentals and Challenges of Lithium Ion Batteries at Temperaturesbetween −40 and 60 °C. Adv. Energy Mater. 2020, 1904152. DOI: 10.1002/aenm.201904152
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201904152
5. 南方科技大學鄧永紅&美國陸軍實驗室許康AEM：新鋰鹽中間相抑制鋰枝晶和多硫化物的穿梭效應鋰硫電池的應用一直受到鋰枝晶生長和多硫化物穿梭等問題的阻礙。為應對這一挑戰，南方科技大學鄧永紅副教授和美國陸軍實驗室許康教授報道了一種具有氟化和不飽和鍵的新型鋰鹽，1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亞胺鋰（LiHFDF）。當溶解在非水溶劑中時，LiHFDF可以同時在鋰金屬陽極上形成富LiF的固體電解質界面（SEI），並在硫正極上形成含LiF的陰極-電解質界面（CEI）。前者是一種具有較高機械強度的良好電子絕緣體，可將優先的Li生長以平行而非垂直的方式引導至Li表面。後者能夠有效阻隔活性硫物種與體相電解液之間的接觸，從而使多硫化物的溶解和穿梭等負面影響最小化，大大提高了鋰硫電池的電化學可逆性。將含有LiHFDF應用於全電池，在Li過量僅30%的條件下，全電池的電化學性便得到了大幅改善。當硫載量為8.36 mg cm-2時，硫正極的初始面容量為7.49 mAh cm
-2且循環110次後容量保持率為51%。甚至當硫載量高達10.58 mg cm-2時，電極循環50次後的面容量仍然有6.2 mAh cm-2。
參考文獻：
New Lithium Salt Forms Interphases Suppressing Both Li Dendrite andPolysulfide Shuttling. Adv. Energy Mater. 2020, 1903937. DOI: 10.1002/aenm.201903937
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201903937
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