（1）国际能源顶级刊物《Advanced Energy Materials》（影响因子：29.368）在线刊登了温州大学赵世强副教授第一作者的研究论文“Advancing Performance and Unfolding Mechanism of Lithium and Sodium Storage in SnO2 via Precision Synthesis of Monodisperse PEG-Ligated Nanoparticles”（聚乙二醇接枝单分散二氧化锡纳米颗粒的精准合成及储锂/钠性能提升和储能机理探究），王舜副校长与佐治亚理工学院（美国）林志群教授为通讯作者，该研究工作受到国家自然科学基金项目（21905208）的资助。
探索电极材料电化学反应的活性提升策略及储能过程机理一直是电池研究领域的关键课题。二氧化锡（SnO2）是一种高容量锂/钠离子电池负极材料，理论储锂容量高达1494 mAh/g，是商用石墨负极的约4倍，且具有成本低、易制备、环境友好、工作电压适中等突出优点。然而，常规结构SnO2具有差的导电性和结构稳定性，且在电池充放电反应过程中Sn相会逐渐粗化为大尺寸颗粒，引起电极材料电化学反应活性的退化，导致电池容量快速衰减。此外，SnO2的储钠机理至今尚不非常明确。
在本文工作中，研究团队基于前期发表的论文Advanced Energy Materials，2020，10，2070027（赵世强副教授为第一作者）中提出的抑制Sn粗化的“物理屏障、孔隙边界、异质界面”三种策略，创造性地以聚丙烯酸-嵌段-聚乙二醇（star-like PAA-b-PEG）星型嵌段共聚物为限域纳米反应器，实现了4纳米均一粒径SnO2颗粒的精准合成。利用颗粒表面接枝的PEG与氧化石墨烯（GO）上羟基、环氧基、羧基等功能基团间的氢键作用，将SnO2@PEG纳米颗粒均匀锚嵌在GO表面，经逐层堆叠后获得SnO2@PEG-GO层状复合材料。研究证实，纳米尺度SnO2具有超高储锂储钠电化学反应活性，PEG和GO分别作为离子和电子导体显著提升导电性，且PEG和GO分别作为纳米和微米层级的物理屏障高效抑制Sn粗化，使SnO2@PEG-GO展现出超高容量和杰出循环性能。
值得关注的是，该工作利用高分辨电子显微镜、X射线光电子能谱、Raman散射光谱等系列表征手段，详细阐述了SnO2的三步可逆储锂反应过程，并首次证实了SnO2的储钠过程主要依赖于SnO和Sn之间的可逆电化学反应。该研究成果将对新型高容量电极材料的设计合成和储能机理研究具有一定借鉴意义。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202201015
（2）可充电锂离子电池(LIBs)的商业化彻底改变了现代生活方式，引领社会走向电气化、无线化和可持续发展的未来。随着对高能量器件需求的不断高涨，未来电池的发展将要求更高的能量密度、更长的循环寿命和更好的安全性。与传统锂离子电池相比，全固态电池 (ASSB) 表现出巨大的潜力，其具有高能量密度、良好的热稳定性和安全运行等优点。在各种固态电解质 (SSE) 中，PEO基固态电解质由于其设计简单，易于制造以及使用安全等特点被认为是代替传统液态电池的首选材料。然而，由于固态聚合物电解质中离子传输主要发生在无定形区，而室温条件下未经改性的PEO存在结晶度高等问题，导致离子电导率较低，严重影响大电流充放电能力。
针对传统研究的PEO基固态聚合物电解质目前仍然存在的问题，王舜教授课题组陈光老师等人以功能化UiO-66金属有机骨架（MOF）材料为研究基础，将两种极性UiO-66功能化的材料（UIO-66-NH2&UIO-66-COOH）合成了复合MOF材料（MOF-2），并作为添加剂制备了一种新型PEO基复合电解质材料（PEO-MOF-2）。还制备了含有氨基和羧基的单UiO-66复合物和基于PEO的SPE作为对照。测试结果表明
1. MOF-2填料的添加显示改善了PEO电解质的离子电导率（1.11×10-4- 5.20×10−4 S/cm，60℃）；
2. 拓宽了PEO电解质的电化学电位窗口（3.5-5.0 V）；
3. 具有优秀的循环稳定性能（1 C, 100圈，容量保持率98.4%）；
4. 具有较高的离子迁移数（0.20-0.36），以及优异的倍率性能。
这一研究结果以“Bifunctional MOF Doped PEO Composite Electrolyte for Long-Life Cycle Solid Lithium Ion Battery”为题发表在国际权威期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（IF=10.383），温州大学作为第一通讯单位，温州大学化学与材料工程学院2018级研究生卢国龙和2020级研究生魏宏进为文章的共同第一作者，陈光博士、王继昌教授和王舜教授为本文的共同通讯作者。该工作受到国家自然科学基金项目（51972239和52072273）、浙江省自然科学基金项目（LZ21E020001）、浙江省教育部（Y201839507）和浙江省高水平人才专项支持计划（2019R52042）的支持。
论文链接
https://doi.org/10.1021/acsami.2c13613
（3）过渡金属草酸盐具有可逆容量高、原料丰富、成本低、合成步骤简单等优点，是极具前景的锂离子电池负极材料。但是金属草酸盐的低导电性和缓慢Li+扩散动力学导致其倍率性能和循环稳定性还难以满足大规模储能的应用。插层赝电容行为在快速充放电过程中不会发生物相转变，能极大提升电池材料的倍率性能和结构稳定性。插层赝电容的核心在于构建稳定的骨架和晶体结构来提供Li+快速传输的通道并能适应快速嵌锂/脱锂过程中材料的层间距扩大/收缩。Li+的传输动力学跟材料的结晶度有很大关系，高结晶性材料因其长程有序的原子分布能促进Li+的传输。
王舜教授/张青程副教授团队通过螯合剂辅助水热策略开发出了具有高结晶度和稳定骨架的CoC2O4 (CoC2O4-HK)颗粒。高结晶度有助于促进Li+的快速扩散并获得高的插层赝电容，从而极大地提升了材料的储锂比容量、倍率性能和循环稳定性。此外，当CoC2O4-HK应用在Li-S电池领域时，CoC2O4-HK的高结晶性能改善材料的界面电子传递，加快了多硫化物反应动力学。
1. 通过柠檬酸钾辅助水热合成了高结晶性的CoC2O4-HK颗粒，它能提供稳定的骨架和长程有序的原子分布来促进Li+的快速传输和插层赝电容行为。通过非原位的XRD和XPS等发现CoC2O4在快速充放电过程中同时具有插层赝电容行为和可逆转化反应CoC2O4+2Li++2e-→Co+Li2C2O4，其中插层赝电容在CoC2O4的储锂过程中占了主导地位。
2. 插层赝电容主导的动力学使CoC2O4-HK电极具有优异的倍率能力和长循环寿命。该电池经过1000次循环后仍能保持835 mA h g-1的可逆容量。即使在5 A g-1的高电流密度下，CoC2O4-HK电池仍能获得650 mA h g-1的容量。
3. 高结晶性的CoC2O4-HK能改善材料的界面电子传递，当其被添加到C/S复合材料中制成C/CoC2O4/S电极时，在2 C时表现出1021.5 mA h g-1的高可逆容量，并且在500次循环后仅有0.079%的单圈衰减率。
4. DFT理论计算表明在C/S复合材料中加入CoC2O4-HK，不仅可以促进电子转移和C/CoC2O4阴极上反应中间体的吸附-激活，而且可以加速多硫化物的催化转化，从而明显提高Li-S电池的反应动力学。
这一研究结果以“High Pseudocapacitance-driven CoC2O4 Electrodes Exhibiting Superior Electrochemical Kinetics and Reversible Capacities for Lithium-ion and Lithium-Sulfur Batteries”为题发表在国际权威期刊《Small》（IF=15.153），温州大学作为第一通讯单位，化学与材料工程学院2019级研究生周志明和2020级研究生林培荣为文章的共同第一作者，张青程副教授，王舜教授和郭大营博士为本文的共同通讯作者。该工作受到国家自然科学基金项目（21706196和21905208）、浙江省自然科学基金项目（LZ20E010001）和浙江省高水平人才专项支持计划（2019R52042）的支持。
文章链接
https://doi.org/10.1002/smll.202205887
（4）为了满足现代数字通信、混合动力汽车等日益增长的需求，设计高功率和能量密度的超级电容器电极材料是非常必要的。近年来，各种过渡金属(氢氧或羟基)碳酸盐(MHCs)由于具有高比容、价态丰富、成本低，环境友好等优点，被广泛开发为超级电容器的电极材料，但是，纳米尺寸的碳酸盐颗粒很容易凝聚成更大的团簇，导致活性材料只能部分利用，且碳酸盐导电性差，导致其倍率性能和循环稳定性较差。
为了解决上述问题，王舜教授/张青程副教授团队利用三维多孔泡沫镍作为导电基底，在其基底上构建核壳金属硫化物@金属碳酸盐异质结构以此来解决上述问题。该工作采用交联的NiCo2S4纳米线将NiCo碳酸盐(NiCo-HCs)多面体紧密串在一起，形成了类似糖葫芦状的NiCo2S4@HCs核壳异质结构，该结构不仅具有丰富的扩散通道和良好的结构稳定性，而且由于两组分之间的强界面相互作用，在整个电极中表现出更高效的电子转移，从而表现出很好的超级电容器性能。
要点一： NiCo2S4@HCs核壳异质结显示出超高的比电容(3178.2 F/g在1 A/g)，显著的倍率能力2179.3 F/g (30 A/g)以及突出的循环稳定性(5000循环后电容保留率为95.9%)，此外，组装的NiCo2S4@HCs//AC非对称超级电容器在功率密度为847 W/kg时，具有69.6 W h/kg的高能量密度和极佳的循环稳定性，循环10000次后，电容保留率为90.2%。
要点二： 目前，对于金属碳酸盐化合物的储能机理尚不清楚，该工作通过对NiCo(HCO3)2的充放电过程进行了XRD与Raman的分析，结果证明了该材料的储能机理，如下所示：
要点三： DFT计算表明，这种合理的设计使NiCo2S4与NiCo(HCO3)2之间产生了强烈的界面相互作用。 这不仅有利于电子转移和离子吸附/解吸过程，而且大大增加了电活性位点，防止了电极材料的结构退化，大大提升了材料的电化学性能。
这一研究结果以“ Design of Cross-linked NiCo2S4 Nanowires Bridged NiCo-Hydrocarbonate Polyhedrons for High-Performance Asymmetric Supercapacitor” 为题发表在国际权威期刊《Advanced Functional Material》上，温州大学为第一通讯单位，化学与材料工程学院2018级研究生赵俊平和王亚辉为文章的共同第一作者，王舜教授和张青程副教授以及德国伊尔梅瑙理工大学雷勇教授为本文的共同通讯作者。该工作受到国家自然科学基金项目（21706196和21905208）、浙江省自然科学基金项目（LZ20E010001）和浙江省高水平人才专项支持计划（2019R52042）的支持。
文章链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202210238返回搜狐，查看更多