Adv. Energy Mater. 7月最新文献快讯专题

小柒 8年前 (2016-07-31) 7796浏览

本期专题跟踪了Advanced Energy Material于2016年7月20日见刊的所有文献，并做图文导读，相关文献资源网友已上传到材料人论坛下载，点我跳转。

本期AEM共更新文献18篇（其中中国作者文章3篇，包括华中科技大学、苏州大学和武汉理工大学各一篇）文章分别涉及钙钛矿太阳能电池、聚合物太阳能电池、光催化、锂离子电池和钠离子电池等。

封面文章：半透明钙钛矿太阳能电池

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（共同通讯）等提出了钙钛矿半透明太阳能电池设备架构，其不仅效率很高并且在热镜操作方面非常高效。通过优化高透明电极设计，在薄金属层上覆盖可见光区域折射率高并且在近红外区反射率高的介电层。这种可以看透的设备装置转换效率高达13.3%，近红外排斥率高达85.5%，可以用在太阳能窗户上产生能量并排热。

半透明钙钛矿太阳能电池的堆栈示意图以及其它信息

封面内页：高性能核壳结构光催化剂

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（共同通讯）等设计了一种核壳结构光催化剂，壳上的氮和氢通过与金属原子的协同作用，为可见光吸收提供能量状态并且能高效分离电子-空穴。

在混合能量状态光激电子和空穴以及TEM图

1. 华中科技：液态金属电极综述

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

华中科技大学Haomiao Li（第一作者）以及Kangli Wang和蒋凯（共同通讯）等全面介绍了目前电池中使用的先进液态金属电极（LMEs），包括液态金属电池（LMBs）中的LMEs、钠硫（Na-S）和ZEBRA（Na-Nicl2）电池。除此之外，还讨论了LMEs电解液的发展以及使用LMEs电池遇到的挑战机器未来的应用前景。

(a)金属/合金复合物电极(b)液态金属电极(c)和充放电过程中固体的形态/结构改变

2. 镁离子电池：菲醌基有机正极材料

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

Chen Liao（通讯作者）合成和表征了两种菲醌基高分子用来提升镁离子电池的容量和电压，在电解液中添加Mg(HMDS)₂ 和MgCl₂后表现出优异的循环性能。

使用0.3M的Mg(HMDS)₂ -4MgCl₂ /THF电解液的Mg-PAQS电池的电化学和循环性能

3. 光催化：MoS₂/TiO₂侧边异质结构高效率产氢

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

Zheng Liu（通讯作者）等通过简单两步法通过边缘改性，使TiO₂和层状MoS₂间产生边缘连接。这种异质结构提高了MoS₂/TiO₂表面的导电性并又增加了电子传输途径，这有利于电子-空穴对分离并提高太阳能水分解效率。

MoS₂/TiO₂复合物制备流程示意图

4. 钙钛矿太阳能电池：无掺杂空穴传导材料

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 Grätzel（共同通讯）等制备三苯胺基分子蝴蝶作为钙钛矿太阳能电池无掺杂空穴传导材料，能量转换效率高达16.3%而且在光照射条件下性能稳定。

电池结构以及横截面SEM图等

5. 苏州大学：聚合物太阳能电池PCE超过9%

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

苏州大学Qunping Fan（第一作者）和国霞、张茂杰、李永舫（共同通讯）等制备出新型氟化聚噻吩（PT）衍生物（PBDD-ff4T）。PBDD-ff4T/PC₁₇BM基设备在无需任何处理的条件下效率高达9.2%，达到了PT衍生物基聚合物电池的最大值。

PBDD-ff4T的紫外可见光吸收谱和CV曲线

6.柔性锌-空气电池：纳米纤维素/氧化石墨烯层状交联电解质

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

Zhongwei Chen（通讯作者）等使用功能性氧化石墨烯和纳米纤维素制备层状固态氢氧化物导电电解质。离子电导率高、水含量大、各向异性溶胀度低、结构稳定性好等特点使其适合应用于先进柔性便携式能量转换和存储设备。

样品制备过程图解以及个别膜的SEM图

7.高性能析氧催化剂

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（共同通讯）等报道Keggin型多金属氧酸盐 [PW₁₂O₄₀]³⁻ 和[PMo₁₂O₄₀]³⁻，在水光分解法设备中作为高效率析氧反应分子催化剂。首次报道通过(Na)WO₃光电阳极，配合在酸性介质中氧化稳定的非贵金属水分解催化剂，获得超高水氧化光电流（4.5 mA/cm²）。

通过溶胶-凝胶法最终温度550℃制备的WO3膜的SEM（左）和TEM图（右）

8.钠电：用树木为原材料制备负极材料

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等利用自然界广泛存在的树木，通过高温热解法制备出可用于钠离子电池的超薄、弯曲少的介孔碳负极。这种结构能促进电解液的扩散并且为Na离子的传输提供快速运动通道。研究发现，当该介孔碳材料的孔道方向与隔膜方向相垂直时，Na离子的传输效率高于当该介孔碳材料孔道方向与隔膜相平行时。

负极材料的制备流程示意图

9.小分子太阳能电池：通过侧链修饰提高性能

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等通过合成三种分别在BDTT存在不同取代基（BDTT-TR、BDTT-O-TR、BDTT-S-TR）的小分子，研究了它们在有机体异质结太阳能电池液相过程种的结构-性能关系。其能量转化效率（PCE）分别为BDTT-S-TR—9.2%、BDTT-TR—7.44%、BDTT-O-TR—6.50%。

BDTT-TR, BDTT-O-TR, and BDTT-S-TR的紫外可见吸收光谱和通过循环伏安法计算得到的HUMO、LUMO能级

10. 锂离子电池：氮掺杂碳包覆SnO₂亚微米盒的强劲储锂性能

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等报道了由氮掺杂碳层包覆的超小的SnO2纳米颗粒，其具有高表面积并且具有多孔中空结构，这种氮掺杂碳包覆SnO₂（SnO₂/NC）亚微米盒具有优异储锂性能。它作为锂离子电池负极时在0.5 A/g的电流密度下，100次循环之后仍有491 mAh/g的可逆容量。

SnO₂/NC亚微米盒的制备示意图

11. 钙钛矿太阳能电池：无毒溶剂

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

Jeffrey G. Tait等结合卤化铅前驱体Pb(CH₃CO2)₂·3H₂O、PbCl₂和CH₃NH₃I，利用无毒溶剂/酒精/酸系统一步制备无针孔层状钙钛矿。该设备的能量转化率高达15.1%，在最大功率点保持13.5%的效率达5 min。

12. 高压CO₂捕捉：超高表面积碳基材料

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等通过3D层状纳米结构聚合物水凝胶得到多孔碳，并且可以简单高效的调节孔尺寸的分布。其表面积高达4196 m²/g，达到了目前炭基材料的最大值并具有大量的微孔和介孔，其对CO2/CH4表现出高选择性和优秀的循环性能。

制备层状多孔碳流程示意图

13. 武汉理工：超大倍率和超长寿命钠离子电池正极材料

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)理论容量高，并且是Na离子的良好导体，是作为钠离子电池的理想正极材料。但电子电导率低导致倍率性能极差。武汉理工大学Yanan Xu（第一作者），Qinyou An和麦立强（共同通讯）等通过新颖一步法制备层叠NVP@rGO纳米复合材料，NVP在rGO层间均匀分布。使其同时提高离子和电子电导率并且具有稳定的结构。这种材料表现出优异的电化学性能：0.5 C-118 mAh/g、100 C-73 mAh/g、200 C-41 mAh/g、50 C循环15000次后容量保持率为70%，另外在高低温下同样表现出极稳定的循环性能和优秀的倍率性能。

NVP-P/GO(a)和 NVP@rGO(b)复合物的制备流程图

14. n型晶体硅太阳能电池

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等利用简单高效的方法通过氟化锂/铝接触使微量掺杂的n型c-Si达到了mΩ cm²级别的接触电阻。

(a)TLM结构示意图(b)在70到360 K的c-Si(n)/LiFx /Al的接触电阻变化

15.理论：探究钙钛矿光伏和光电单晶内在光物理本质

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等进行了全光研究，清楚地区分表面动力学和MAPbBr₃和MAPbI₃单晶块体的动力学，为探究单晶钙钛矿光伏和光电设备内在光物理本质提供了新的思路。研究表明，MAPbBr₃单晶的体复合寿命大概比表面复合速率为6.7x10³cm/s的表面大约短一到两个数量级（约34到1 ns之间），表面陷阱密度约6.0x10¹⁷cm^-3约块体的两倍。