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降低了具有形状函数的级级电化学模型，以快速，准确的预测
本文提出了基于物理的，还原的电化学模型，这些模型比电化学伪2D（P2D）模型快得多，同时即使在高C速率的挑战性条件下，也提供了较高的精度，并且在电池中锂离子浓度的较高极化和强度的极化。尤其是通过使用形状函数来开发创新的方程式弱形式，从而将完全耦合的电化学方程和传输方程降低到普通微分方程，并为多项式系数的演变提供自洽的解决方案。结果表明，称为修订后的单粒子模型（RSPM）和快速计算的P2D模型（FCP2D）的模型提供了对电池操作的高度可靠预测，包括动态驾驶轮廓。他们可以计算电池参数，例如终端电压，过电位，界面电流密度，锂离子浓度分布和电解质电位分布，相对误差小于2％。适用于适度高的C速率（低于2.5 C），RSPM的速度比P2D模型快33倍以上。FCP2D适用于高C速率（高于2.5 C），比P2D模型快8倍。凭借其高速和准确性，这些基于物理的模型可以显着提高电池管理系统的功能和性能，并加速电池设计优化。关键字：锂离子电池；减少阶模型；修订后的单粒子模型（RSPM）；快速计算P2D模型（FCP2D）;准确性;效率
在载金簇的单层氢氧化物电催化剂上形成的异质界面作为析氧反应的高活性位点
氧析出反应 (OER) 是所有使用水作为氢源的反应（如氢析出和电化学 CO 2 还原）的关键元素，而提供 OER 电催化剂上高活性位点的新型设计原理突破了它们实际应用的极限。本文证明了金簇负载在单层剥离层状双氢氧化物 (ULDH) 电催化剂上用于 OER 以在金簇和 ULDH 之间制造异质界面作为活性位点，同时伴随着活性位点氧化态的调节和界面直接 O O 偶联（“界面 DOOC”）。负载金簇的 ULDH 对 OER 表现出优异的活性，在 10 mA cm −2 时的过电位为 189 mV。 X射线吸收精细结构测量表明，从金团簇到超低分子量聚乙烯的电荷转移改变了三价金属离子的氧化态，而这些离子可以作为超低分子量聚乙烯上的活性位点。本研究采用高灵敏度的反射吸收红外光谱和调制激发光谱以及密度泛函理论计算相结合的光谱技术，表明金团簇和超低分子量聚乙烯界面处的活性位点通过界面DOOC促进了一种新的OER机制，从而实现了优异的催化性能。
使用 NaMnHCF 作为可充电铝金属水溶液电池……
摘要：可充电铝离子水系电池（AIAB）因其经济、丰富、环保和安全优势，正在成为大规模电池系统的新兴竞争者。然而，由于天然氧化物屏障的形成，金属铝的高容量仍未得到开发。通过用离子液体混合物处理铝金属来去除氧化物解决了这个问题，但这种处理过的铝（TAl）在影响全电池性能方面的作用尚不完全清楚。同时，在铝金属上涂覆的涂层的稳定性和兼容性在全电池装配线中的长期处理中仍未得到探索。在这里，我们在全电池 AIAB 的背景下探讨了 TAl 的上述两个方面。首先，一种高度稳定的正极材料 NMnHCF 被证明可以通过从单斜相可逆地转变为四方相来成功存储铝离子。据报道，其高能量密度超过了以前的等效报告。其次，揭示了电解质-TAl 配对的组合显着影响整体电池性能；其中电解质电导率会影响铝电镀/剥离过电位，进而决定整体电池性能。我们还证明，TAl 上的氯化涂层在环境大气下至少可稳定 40 小时，并可防止电池制造和电化学循环过程中铝金属块再次氧化。
使用可扩展阴极和安全的甘醇二甲醚基电解质实现可持续的锂硫电池
摘要：研究粘稠的甘醇二甲醚溶剂可能有助于寻找安全的电解液以促进锂硫 (Li-S) 电池的应用。因此，本文对使用不易燃的四乙二醇二甲醚添加低粘度 1,3-二氧戊环 (DOL) 的电解液进行了彻底研究，以实现可持续的 Li-S 电池。该电解质的特点是低可燃性、约 200°C 的热稳定性、25°C 时离子电导率超过 10 − 3 S cm − 1、Li + 迁移数约为 0.5、电化学稳定窗口从 0 至约 4.4 V vs Li + /Li，Li 剥离沉积过电位为 ∼ 0.02 V。DOL 含量从 5 wt % 逐渐增加到 15 wt % 会提高 Li + 运动的活化能，降低迁移数，稍微限制阳极稳定性，并降低 Li/电解质电阻。该电解质用于 Li − S 电池，其复合材料由硫和多壁碳纳米管以 90:10 的重量比混合而成，利用了优化的集流体。对阴极的结构、热行为和形貌进行了初步研究，并在使用标准电解质的电池中使用。该电池可进行超过 200 次循环，硫负载增加至 5.2 mg cm − 2，电解质/硫 (E/S) 比降低至 6 μ L mg − 1 。随后将上述硫阴极和基于甘醇二甲醚的电解质组合成安全的 Li − S 电池，其循环寿命和输出容量与研究浓度范围内的 DOL 含量相关。关键词：Li − S 电池、甘醇二甲醚电解质、低可燃性、MWCNT、集电器、E/S 比
超细β-Mo2C纳米结构的O-Mo-C界面促进高效电催化析氢
氧化态通常由 Mo 2 C 的表面氧化引起，迄今为止，它们在 Mo 2 C 基催化剂的 HER 中的作用很少受到关注。O – Mo – C 界面可能在 Mo 2 C 催化剂中普遍存在，尽管这方面尚未得到详细研究。这是一个值得注意的疏忽，因为高度氧化的 Mo 中心很可能是从质子产生 H 2 的生产位点。在这项工作中，我们旨在探究薄而明确的氧化层和 O – Mo – C 界面对 N 掺杂碳负载的 Mo 2 C 的 HER 活性的作用。通过热解涂有钼-单宁酸配位聚合物的 ZIF-8 纳米晶体，成功制备了超细 b-Mo 2 C 纳米粒子 (b-Mo 2 CNP)，该纳米粒子被限制在 N 掺杂多孔碳的空心胶囊内 (表示为 b-Mo 2-C@NPCC)。我们进一步发现，当暴露在空气中时，钼原子的表面层立即原位氧化为原子 Mo-O 表面层。这种方法确保了表面氧化的 Mo 原子和下面的 b-Mo 2 C 之间的强界面耦合，从而创建了优化的 O-Mo-C 表面电子转移途径，以实现高效的电催化。由于具有丰富的O – Mo – C界面，b -Mo 2 C@NPCC表现出优异的HER电催化活性，在0.5 MH 2 SO 4和1 M KOH中仅需80和132 mV的过电位即可达到10 mA cm 2 的催化电流密度。相应的Tafel斜率非常低（在H 2 SO 4中仅为40 mV dec 1，在KOH中仅为49 mV dec 1）。理论计算证实了O – Mo – C纳米界面对b -Mo 2 - C@NPCC优异的HER性能的益处。我们的工作为合理开发下一代HER催化剂铺平了新道路。
有机框架产生创纪录的氧气
电催化剂，能够在分子水平上精确调节缺陷和可及的活性中心。有趣的是，异质结构体系通常比均匀结构体系表现出更高的催化活性，这归因于电极结构/组成和界面性质的协同效应。[17–21] 在此，我们展示了如何利用 SURMOF 异质结构生长的机会及其独特的变态来产生具有特殊形貌和微观结构的金属氧/羟基材料。在 0.1 m KOH 中 300 mV 的过电位下，我们测得的氧释放质量活性约为 2.90 kA g −1，优于基准贵金属和非贵金属电催化剂。据我们所知，这是报道的 NiFe 基电催化剂的最高质量活性。据报道，SURMOF 可产生对水氧化具有高活性的电催化剂，但 MOF 基催化体系的电化学稳定性或转化以及活性物质的来源仍然不清楚。[22,23] 最近的研究集中于阐明 MOF 基催化体系中的活性物质，并通过一系列先进的物理化学技术发现在电化学测试的 (SUR)MOF 催化剂中存在金属氢氧化物。[24–27] 因此，推测所述活性物质来源于碱性电解质中氧电催化过程中的 MOF 衍生的金属氢氧化物。尽管最近有一些努力致力于阐明催化物质，但对转化机制和结构-性能关系的深入了解仍然是开放的。在这项工作中，我们使用由去质子化的对苯二甲酸 ([TA] 2 − ) 连接体组成的异质结构 NiFe 基 SURMOF，并利用结构和成分的变化来优化 OER 性能。实验表明，异质结构 SURMOF 在碱浸和电化学测量过程中经历了特定的原位重构和自活化过程，从而产生金属氢氧化物和羟基氧化物以及有机连接体的部分浸出。我们建议使用 SURMOF 作为前体，以便访问催化剂制造的参数空间，这超出了现有的合成概念。
非质子锂空气电池电解质的润湿行为
通过开放式电池设计将阴极与空气连接起来的必要性与开发挑战有关。首先，锂金属与水反应剧烈，因此需要非水电解质。此外，需要通过透气但防水的膜和阳极侧的无水电解质来避免潮湿。因此，大多数研究都是在完全非水系统上进行的，其中有机电解质用于阳极和阴极侧。然而，有机电解质面临着自身的挑战。由于大多数气体扩散电极 (GDE) 针对水基电解质进行了优化，并使用聚四氟乙烯 (PTFE) 作为非润湿/疏水粘合剂，因此了解有机电解质如何与这些 GDE 相互作用是必要的。多孔系统内的非润湿区域对于提供存在气体、电解质和活性材料的多个三相接触点至关重要。液体用薄膜覆盖活性区域，确保离子传输到活性位点，而非润湿区域确保气体正确传输到活性区域。图 1 显示了 PTFE 附近的水基电解质膜的示意图，以及电流密度与电极表面液膜厚度之间的关系。在 PTFE 附近，仅形成一层薄液膜，阻碍了离子传输（橙色区域）。在电解质层较厚或孔隙被淹没的另一侧，氧气向活性侧的扩散受到长扩散路径的阻碍（黄色区域）。液体中氧气扩散缓慢会导致浓度过电位增加。在这两个区域之间，离子传输和氧气扩散长度之间的最佳平衡可产生最大电流密度（绿色区域）。如果使用具有优异润湿性能的电解质，则绿色区域中的三相区域会减少，多孔系统的电化学性能会降低。最终，完全淹没的电极（几乎所有活性位点都被液体覆盖）会导致性能不佳。[2] 此问题尤其会出现在表面张力低的有机液体中。[3] Wagner 等人研究了缓慢增加电解质渗透的影响。对于碱性燃料电池，他们观察到 PTFE 分解，因此多孔系统内部疏水区域会损失。这降低了三相边界的厚度，5000 小时后电化学性能损失 12-15%
高级PDNP@MOS2纳米复合材料，用于碱性培养基中有效的氧气进化反应
环保的期货。4 - 6电化学水分分割过程需要电力，这是通过太阳能电池板或风发电机生成的，这些电池被认为是可持续技术。水分分解涉及两个半细胞反应，其中一种是氢进化反应（她），另一个是氧气进化反应（OER）。在任何一种情况下，水分解都是一种非自发反应，并且伴随着外部能量的使用。但是，通过将电催化剂用作阴极或阳极，可以克服该能量屏障。7，它具有高能量屏障，与她相比，OER半细胞反应在动力学上迟钝，因此，由于缺乏有效的OER反应，不可能通过水分裂解最大的氢产生。为了提高OER半细胞反应动力学的效率，电催化剂在降低水分裂所需的过电位上具有很高的影响，因此可以降低激活能量。8 - 10个基于贵金属的电催化剂，例如Iridium（IRO 2）和ruthenium（Ruo 2），有效的活动，但是它们的稀缺性和成本限制了它们的大规模使用。低成本，简单和高稳定性电催化剂的发展将允许对水分解过程进行调整以扩大应用程序。因此，直接的重点放在非纯粹的电催化剂上，在过去20年中，对更多有效的电催化剂进行了积极的研究，这些电催化剂在其组成中具有最少的贵金属。3,11已研究了几种用于各种电化学应用的材料，包括导电聚合物，碳衍生物，金属氧化物和金属硫磺。尽管过渡金属氧化物，硫化物和导电聚合物具有氧化还原性能，但其工业应用受到其电容有限，低特异性C表面积和不良电导率的限制。5,12最近，储能和转换系统的开发是由金属硫磺的独特特征所构成的，包括它们的丰度，低成本，显着的电导率，高理论电容，易于理论，易于制备和环境友好。13，由于其独特的特征，例如富集的活性位点，较大的表面积和高离子电导率，人们对二维（2D）分层二分法源引起了极大的兴趣。14其中，由于其高电容，催化位点，地球丰度，成本效率和高电荷能力而受到了高度研究的钼de（MOS 2）。15与MOS 2一样，Mo原子位于三明治结构中的两个S原子之间。此外，MOS 2具有三个不同的晶体相，即三角形（1T），六边形（2H）和菱形（3R）。与MOS 2的其他两个阶段相比，2H相高度稳定。在MOS 2中，2H和3R相是半导体的材料，而1T相本质上是金属。热处理可以将3R相变为2H相。16 MOS 2中许多金属氧化态的前提使其成为氧化还原材料和电催化剂。17有证据表明，由于缺乏不饱和边缘作为主动部位和不良电导率的不饱和边缘，她的性能很差。18 - 20 MOS 2已被H 2 O治疗蚀刻，2118 - 20 MOS 2已被H 2 O治疗蚀刻，21
结合刺激与双模电荷平衡和时域流水线记录的 CMOS BD-BCI
基于皮层脑电图 (ECoG) 的双向脑机接口 (BD-BCI) 引起了越来越多的关注，因为：(1) 需要同时进行刺激和记录以恢复人类的感觉运动功能 [1] 和 (2) 良好的空间分辨率和信号保真度以及临床实用性。在刺激方面，这种 BD-BCI 可能需要 >10mA 的双相电流来引发人工感觉，以及 >20V 的电压顺应性以适应各种生物阻抗 [1]。两个刺激相之间的电荷不匹配会导致电压积累，从而造成电极腐蚀和组织损伤。现有的电荷平衡 (CB) 技术，例如电荷包注入 (CPI) [2] 和基于时间的电荷平衡 (TCB) [1]，会在脉冲间隔内产生 CB 电流，导致不必要的二次感觉和过度的刺激伪影 (SA)。对于记录，低输入参考噪声 (IRN) 是获取小神经信号 (NS) 所必需的，而大动态范围 (DR) 则是容纳大 SA 所必需的。现有的记录系统采用 SAR [1] 或连续时间 delta-sigma (CT-ΔΣ) [3] ADC（图 4）。前者由于 DAC 不匹配而具有有限的 DR，而后者则受到环路延迟内大幅度尖锐 SA 引起的失真的影响。尽管在 [4] 中，ΔΣ-ADC 的采样频率会自适应地变化以适应 SA，但所需的稳定时间很长。为了解决上述问题，本文提出了一种基于 ECoG 的 BD-BCI，其中包括：(1) 具有双模基于时间的电荷平衡 (DTCB) 的高压 (HV) 刺激系统和 (2) 高动态范围 (HDR) 时域流水线神经采集 (TPNA) 系统。图 1 描绘了所提出的 BD-BCI。刺激系统包括 4 个刺激器，每个刺激器包括一个 8 位分段电流控制 DAC 和一个 HV 输出驱动器，用于生成刺激脉冲。为了执行 CB，每个刺激器都采用具有 2 种模式的 DTCB 环路，即无伪影 (AL) TCB 和脉冲间有界 (IB) TCB 模式。3 阶 II 型 PLL 为基于时间的量化创建所需的时钟。记录系统有 4 个通道，每个通道都采用低增益模拟前端 (LG-AFE)、HDR 电压时间转换器 (VTC)、两步流水线 (TSP) TDC 和一个数字核心，其中操作模式由状态机控制。受 [1] 的启发，所提出的 DTCB 的工作原理如图 2 所示。AL-TCB 监测电极电压 V ESn -V CM （1≤n≤N；此处，N=4）并调整后续刺激脉冲的幅度而不产生额外的 SA，而当 |V ESn -V CM | 过大而需要立即去除电荷时，IB-TCB 在下一个刺激脉冲之前完成 CB。在第一个 T CC 开始时，如果 |V ESn - V CM |≤V TH,AL （V TH,AL 是标志着需要立即去除电荷的过电位阈值），则 AL-TCB 导通，并且 V ESn - V CM 在第一个 T CC 周期内由 VTC 和 TDC 数字化。然后将数字数据 D TDCn 馈送到通道间干扰消除 (ICIC) 模块，该模块可补偿由于多极刺激导致的通道间干扰 (ICI) 引入的电压误差。接下来，数字直流增益增强器 (DDGB) 有助于提高 CB 精度，而不会降低 AL-TCB 环路稳定性。为了执行 CB，AL-TCB 的电流（例如，I AL-Cn ）（其大小由 DDGB 输出 D ALn 控制）被添加到后续刺激电流中以调整其大小。相反，仅当 |V ESn -V CM |>V TH,AL 时，IB-TCB 才会开启并在一个 T IP 内的几个 T CC 中执行 CB，直到 |V ESn - V CM |