Zn/MNO 2电池由双重沉积反应驱动,是在水性系统中实现高能量密度的突出途径。引入最初的双电极(阳极/阴极)构型可以将能量密度进一步提高到200 WH kg -1以上,但由于Zn/MNO 2沉积和剥离的可逆性差而导致的循环寿命有限。从材料合成中的软模板策略中汲取灵感,在这里,我们将这种方法应用于电沉积和剥离,并设计原位形成的液晶相间。通过仅将0.1 mM的表面活性剂分子掺入电解质中来实现,这可以诱导有利的C轴向取向沉积六边形Zn和MNO 2。这种增强后随后增加了沉积/剥离可逆性,并促进了双电极电池的循环寿命,在〜950周期后实现了80%的容量保留。这种液晶相间化学也有很大的希望,可以在其他晶体系统中调节沉积,为下一代高能密度和基于水性化学的长期储能打开了令人兴奋的研究方向。
生物分子冷凝物通过结合相分离和多价大分子的可逆关联的过程形成。冷凝物可以是通过共存致密相和稀阶段定义的两阶段或多相系统。在这里,我们表明溶液离子可以在由固有无序蛋白或均聚糖RNA分子形成的冷凝物定义的共存阶段不对称地分配。我们的发现是通过直接测量蛋白质和RNA冷凝物共存阶段的阳离子和阴离子活性的直接测量的。在共存阶段之间对离子分配的不对称性随蛋白质序列,冷凝物类型,盐浓度和离子类型而变化。通过溶液离子不对称分配而建立的Donnan平衡产生了称为Donnan和Nernst电位的相间电势。我们的测量结果表明,冷凝水的相位势与膜结合细胞器的膜电位相同。相间电势量化了共存相的微环境相互不同的程度。重要的是,基于凝结物特异性相间电势,这是无膜体的膜状电势,我们认为冷凝水是储存电荷的中尺度电容器。相间电势导致在冷凝水界面处产生双层。这有助于解释对电化学活性的冷凝水界面的最新观察结果。
堆叠自由度是调整材料特性的关键因素,并且已在分层材料中进行了广泛的研究。最近发现Kagome超导体CSV 3 SB 5在T CDW〜94 K下方显示出三维CDW相位。尽管对内平面调制进行了彻底的研究,但平面外调制仍然模棱两可。在这里,我们的极化和温度依赖性拉曼测量结果揭示了C 6旋转对称性的破坏,并且在大约120°的三个不同域的存在下,彼此之间存在三个不同的域。观察结果表明,CDW相可以自然解释为2C交错阶相,相邻层显示相对π相移。此外,我们在大约65 K处发现了一阶结构相变,这是由于堆叠断层而引起的堆叠顺序diSorder相变,并受到CS相关唱片模式的热磁滞行为的支持。我们的发现突出了CSV 3 SB 5中堆叠自由度的重要性,并提供了结构见解,以理解超导性和CDW之间的纠缠。
更广泛的环境不断升级的全球能源需求强调了储能系统的关键作用。虽然锂离子电池已经占据了田野,但少数国家的锂资源集中却导致了供需不平衡,尤其是在电动汽车和电子设备的激增中。这推动了锂的市场价格,促使人们探索了替代品。钠离子电池是有前途的候选人,可持续性,每项能量密度低的成本和可靠性。在这里,我们展示了一个钠金属电池,该电池可实现出色的功率密度,这是由于钠金属通过界面工程的均匀沉积而实现的。使用致密的电镀钠金属,所得的全细胞表现出色:在2C速率下500个循环后,能力保留率为91.84%,在45c速率下为86 mA H G 1放电能力。单轴压力用于控制钠金属沉积,以确保高库仑的官能。对固体电解质相间的分析揭示其特性取决于电解质的成分,该组件决定了沉积金属的微观结构。这些进步位置位置钠金属作为实现下一代储能技术的可行候选者,其规格接近实际要求。
溶于电解质中的高活动嘴唇与Li金属阳极化学反应。 [9] Lips和Li Metal Anodes之间的寄生反应在固体电解质中(SEI)中产生不利的成分,并通过连续腐蚀同时破坏SEI。 [10]因此,无物质的沉积被加重,有限的LI储层被耗尽,这会在循环和LI-S电池快速故障期间诱导不稳定的Li金属阳极。 [11]此外,寄生作用和阳极不稳定性在降级条件下严重加剧,例如使用超薄的李阳极和高岩载的硫磺阴极,这些硫磺是为了构建高能量密度LI – S电池所必需的。 [12]因此,抑制嘴唇和Li金属阳极之间的植物反应是稳定Li Metal Anodes并延长Li – S Batteries的循环寿命的先验性。 已经提出了各种策略来减轻嘴唇和Li金属阳极之间的寄生反应。 [13]保留溶剂的电解质在抑制嘴唇的疾病中特别有效,从而缓解了Li Metal Anode腐蚀。 [14]溶于电解质中的高活动嘴唇与Li金属阳极化学反应。[9] Lips和Li Metal Anodes之间的寄生反应在固体电解质中(SEI)中产生不利的成分,并通过连续腐蚀同时破坏SEI。[10]因此,无物质的沉积被加重,有限的LI储层被耗尽,这会在循环和LI-S电池快速故障期间诱导不稳定的Li金属阳极。[11]此外,寄生作用和阳极不稳定性在降级条件下严重加剧,例如使用超薄的李阳极和高岩载的硫磺阴极,这些硫磺是为了构建高能量密度LI – S电池所必需的。[12]因此,抑制嘴唇和Li金属阳极之间的植物反应是稳定Li Metal Anodes并延长Li – S Batteries的循环寿命的先验性。已经提出了各种策略来减轻嘴唇和Li金属阳极之间的寄生反应。[13]保留溶剂的电解质在抑制嘴唇的疾病中特别有效,从而缓解了Li Metal Anode腐蚀。[14]
b'Abstract:使用高能量阴极在锂金属电池中极大地忽略了通用阴极的交叉,例如使用高能量阴极,从而导致严重的容量降解并引起严重的安全问题。在此,开发了由多功能活性位点组成的多功能和薄(25 \ XCE \ XBCM)中间层,以同时调节LI沉积过程并抑制阴极交叉。即使在10 MACM 2的高电流密度下,AS诱导的双梯度固相之间的相互作用结合了丰富的岩石嗜性位点也能稳定稳定的LI剥离/电镀工艺。此外,X射线光电子光谱和同步子X射线实验表明,富含N的框架和COZN双重活性位点可以有效地减轻不希望的阴极交叉,因此显着最大程度地减少了Li Li腐蚀。因此,使用各种高能阴极材料(包括LINI 0.7 MN 0.2 CO 0.1 O 2,LI 1.2 CO 0.1 Mn 0.55 Ni 0.15 O 2)组装的锂金属细胞,硫表现出明显改善的循环稳定性,并具有高阴极载荷。
图S2。 使用TGC方法量化容量使用和容量损失。 SEI形成被定量显示为第一个周期中容量损失的主要成分。 使用1 M NAPF 6在不同的溶剂中显示了容量使用率(可逆Na 0,未反应金属Na 0和SEI Na +)和容量损耗(未反应金属Na 0和Sei Na +);基于碳酸盐和基于醚的基于碳酸盐,(c-d)使用1 m的基于碳酸盐的溶剂中的不同盐; EC:DMC(1:1 vol%)和基于以太的溶剂; DME。 Na || Al细胞以0.5 mA/cm 2的镀金1 mAh/cm 2,然后在0.5 mA/cm 2下剥离至1V。图S2。使用TGC方法量化容量使用和容量损失。SEI形成被定量显示为第一个周期中容量损失的主要成分。使用1 M NAPF 6在不同的溶剂中显示了容量使用率(可逆Na 0,未反应金属Na 0和SEI Na +)和容量损耗(未反应金属Na 0和Sei Na +);基于碳酸盐和基于醚的基于碳酸盐,(c-d)使用1 m的基于碳酸盐的溶剂中的不同盐; EC:DMC(1:1 vol%)和基于以太的溶剂; DME。Na || Al细胞以0.5 mA/cm 2的镀金1 mAh/cm 2,然后在0.5 mA/cm 2下剥离至1V。
图1:电池材料中探索的相关尺度和配置的示意图。用灰色箭头,即密度功能理论(DFT)和分子动力学(MD)模拟来指示用于计算各个长度尺度中离子传输特性的方法。用于直接探测离子运输的实验技术还与相应的长度尺度对齐。6,该图显示了从原子到中尺度到中尺度的各种尺度范围,以及在电池中发生的相应配置。以这种方式研究电池材料将导致提高未来电池的性能特征。
图2:QM区域中的单电子还原电位的变化,a)金原子,b)水分子和c)有机分子(核碱基 +接头)的变化。每个颜色线表示从MD轨迹获得的单个快照。面板b)还显示了当使用Cosmo隐式模型用作溶剂时,还显示了减少电势的值。d)与完整的QM/mm计算相比,添加剂方案的验证(请参阅文本)。