中国高起点新刊——Carbon Energy2021年第三期上线

Original CarbonEnergy Carbon Energy 2022-09-16

收录于合集 #每期集锦 16个

■ 2021年7月，Carbon Energy第三卷第三期正式上线。

■ 本期由英国伦敦大学学院的王峰教授、韩国汉阳大学Young-Si Jun教授、特拉华大学Kun (Kelvin) Fu教授、南京理工大学夏晖教授和苏州大学晏成林教授、香港城市大学张其春教授与郑州大学李朝辉教授、宋荣斌教授、美国西北太平洋国家实验室David Reed教授、广东工业大学施志聪教授、天津师范大学李喜飞教授与天津大学的赵乃勤教授和我们分享碳能源的美妙世界，共有4篇综述文章和4篇研究论文。

■ 全部论文均为开放获取，可免费阅读全部文章。点击文末“阅读原文”，即可进入Carbon Energy 2021年第三期主页下载阅读并引用所有文章。2021年Carbon Energy文章及封面免费发表，欢迎大家投稿。

■ Carbon Enregy纸质版已在国内发行，邮发代号为32-280，欢迎至各地邮局或中国邮政微邮局公众号报刊订阅栏目订阅。

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REVIEW

英国伦敦大学学院的王峰教授，Zhangxiang Hao教授联合同济大学高忠辉博士系统总结了石榴石型固态电解质的发展及其本征电化学性质、负极和正极/石榴石固态电解质界面的挑战。重点分析了石榴石型固态电解质与锂金属负极和正极材料接触的电化学和化学稳定性的基础研究。综述还从界面的工作原理出发，介绍了解决界面问题的相应策略。在此基础上，对石榴石型固态电解质基全固态电池的界面性质进行了全面总结。最后引出了对石榴石型固态电解质基全固态电池的挑战和未来前景的展望。

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RESEARCH ARTICLE

韩国汉阳大学Kwang-Suk Jang，Won Bin Im和Young-Si Jun教授通过改变前驱体的比例，优化了电极的孔结构、化学组成和电极设计，得到了理想的高孔容、大孔径、表面丰富的含氮官能团的电极。该结构的构建对LiPSs具有很强的捕获性和迅速的催化转化动力学，从而表现出优异的电化学性能。并且基于密度泛函理论（DFT）计算，很好的佐证了实验结果。即使在高负载量下，电池仍然保持良好的电化学性能，展示了其在下一代高性能锂硫电池中的巨大应用潜力。

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REVIEW

特拉华大学Kun (Kelvin) Fu教授团队关于3D打印实现先进电极结构设计展开综述。本文介绍了具有先进结构3D打印电极的研究，包括交叉指型结构，贯穿厚度方向排列结构，多级孔状结构和纤维及织物结构电极。并对通过计算模拟和机器学习优化新型先进电极结构提出了展望。3D打印助力的先进电极结构设计和制造策略是发展未来高电化学和机械性能能量存储设备极具前途的方向。

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3D打印实现先进电极结构设计

RESEARCH ARTICLE

南京理工大学夏晖教授和苏州大学晏成林教授等通过对一种由多孔碳纤维编织而成的多孔碳布进行活化造孔（APCF），用其作为硫电极的载体。该APCF既可以作为固硫的3D碳骨架以促进硫与电解液的充分接触，又可以作为集流体以制备自支撑硫/碳电极。在灌注38wt%的硫进入多孔碳纤维后，由于APCF具有特殊的超微孔碳结构，可以将小硫分子（S2-4）限制在超微孔中。通过对APCF-38S电极的恒电流充放电测试，研究发现在充放电过程中该电极表现出单一的充放电平台。通过原位紫外/可见光谱对其机理进行了研究，结果表明在整个放电过程中，Na₂S是唯一的产物。此外，由于APCF特殊的分级多孔结构可以在不牺牲电极整体容量的前提下提高电极内部的硫含量。最终，含硫量为38 wt%的APCF-38S电极在0.1 C（1 C=1675 mA g^-1）电流密度下具有1412 mAh g^-1和10.6 mAh cm^-2的高初始可逆放电比容量（平均面积硫负载：7.5 mg cm^-2），显示出在提高了电极内硫载量的情况下极高的硫利用率。为提高RT Na-S电池的面积比容量提供了新策略。

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REVIEW

香港城市大学张其春教授与郑州大学李朝辉教授、宋荣斌教授对MFC中基于碳材料的阳极进行了系统地综述。首先从生物膜类型和阳极材料的不同出发，对基于碳材料的生物阳极进行了分类。然后，概述了MFC中各种基于碳材料的阳极的重要研究进展，并强调了在设计这些基于碳材料的阳极时使用的优化策略。最后，对未来碳材料阳极在MFC领域的发展趋势，进行了深入的探讨和展望。

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RESEARCH ARTICLE

美国西北太平洋国家实验室（PNNL）David Reed/Hee Jung Chang团队在温和的水系电解质条件下，针对Zn/MnO₂体系，对各种水系粘结剂（包括CMC、藻酸钠盐、CMC和PVA的混合物）进行了评估，并将其与常规MnO₂/PVdF体系进行比较。研究发现：水溶性粘结剂可以保持稳定，并在某些pH值（3.5-5）下具有理想的附着力而不会分解。电化学数据表明，与具有PVdF粘结剂的电池相比，具有CMC粘结剂的电池具有更高的容量利用率，且电池超电势较低。

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REVIEW

广东工业大学材料与能源学院的施志聪教授课题组系统总结了无机纳米填料对聚合物固态电解质中锂离子传递的影响。重点归纳了聚合物分子链、惰性无机纳米填料和无机快离子导体在锂离子传递过程的贡献。在此基础上，综述还讨论了无机纳米填料的形态特性与聚合物复合固态电解质的离子电导率之间的内在关系。最后，文章引出了开发高性能聚合物复合固态电解质所面临的挑战和未来前景的展望。

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无机纳米填料在聚合物复合固态电解质中对锂离子传递的关键作用

RESEARCH ARTICLE

天津师范大学张淼博士联合天津师范大学的李喜飞教授和天津大学的赵乃勤教授开发了一种胶体膜辅助化学气相沉积（CF-CVD）的方法来合成由纳米洋葱碳构成的碳微球膜（CMS-CNO）。论文作者研究了CVD过程中生长条件（如压力、生长温度、时间）对碳膜结构的影响以及碳膜的生长机理。无粘结剂的CMS-CNO碳膜具有柔韧性，有利于柔性超级电容器的组装。CMS-CNO薄膜在超级电容器中的性能得到显著提高，表现出超高的面积比容量。当电流密度为5 mA cm⁻²时，面积比容量可为903 mF cm⁻²。当电流密度增加到500 mA cm⁻²时，面积比容量可能为729 mF cm⁻²。

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往期

集锦

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