iScience & Matter：能源领域论文精选
物质科学
Physical science
Cell Press细胞出版社旗下期刊Matter与iScience联合推出能源领域论文精选，涵盖电池、高熵材料、碳中和及可穿戴设备等多个热门研究领域。
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小编精选了7篇，请大家一睹为快。
利用低温电子显微镜探究锂电池中的阴极-电解质界面
阴极-电解质界面（CEI），即在电池正极上形成的紧密涂层，是影响电池性能的关键因素。然而，由于缺乏有效的工具来表征这一敏感界面在纳米尺度上的结构和化学性质，人们对CEI许多方面的认识仍不清楚。美国斯坦福大学崔屹教授团队开发了一个研究方案，实现了在原位状态使用低温电子显微镜直接观察正极上的界面。该团队发现，在正常操作条件下，碳酸盐基电解质中不存在单粒子水平的紧密涂层。然而，在短暂的外部电短路后，通常在阳极上形成的固体电解质界面可以在阴极上形成并原位电化学转化为稳定的保形CEI。保形CEI有助于提高电池的库仑效率和整体容量保持率。这一观点不同于以往对于碳酸盐基电解质CEI的认识。
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应用于能源相关领域的高熵材料
高熵材料（HEM），包括高熵合金（HEA）、高熵氧化物（HEO）和其他高熵化合物，在过去几年中引起了广泛关注。这是一类结构独特的材料，具有反位无序和晶体周期性并存的特点，最初是作为结构材料进行研究的。最近，它们出现在与能源相关的应用领域，如催化、储能等。西北工业大学傅茂森教授、马晓教授和中科院物理研究所苏东研究员合作撰文，详细回顾了HEM的能源相关应用的研究进展。文章在介绍了HEM的背景、理论和合成之后，对其在包括电催化、电池等方面的应用进行了梳理，旨在探讨其结构和性能之间的相关性。文章最后讨论了开发HEM所面临的挑战和该领域未来的发展方向。
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溶剂添加剂方法诱导的低电压损耗高效有机太阳能电池
高电压损耗（Vloss）限制了有机太阳能电池（OSC）的进一步发展，因此开发有效的方法来降低Vloss非常重要。东华大学唐正研究员和北京航空航天大学孙艳明教授合作，采用溶剂添加剂方法来降低PM6:L8-BO OSC中的Vloss。使用二碘甲烷（DIM）代替1,8-二碘辛烷（DIO）导致L8-BO的单激发态与PM6:L8-BO混合物中的电荷转移态之间的能量差减小，从而实现了减少Vloss的同时，不影响电池的形态、电荷传输性能和量子效率。因此，经DIM处理的OSC显示出18.60%的高功率转换效率（PCE）（经认证为18.20%），并具有高达0.893 V的Voc，高于经DIO处理的数值（PCE = 18.23%，Voc = 0.869 V），实现了迄今为止二进制OSC的最高效率。DIM也成功应用于PM6:BTP-eC9和PM6:3TP3T-4F共混物，同样能够实现高PCE和降低Vloss的目的。
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中国以甲醇和氨为能源载体到2060年实现碳中和量化路线图
到2060年实现碳中和是中国减少二氧化碳排放的国际承诺的近期目标。能源和化工行业是中国二氧化碳排放的两大主要来源，也是实现碳中和目标的最大瓶颈。此外，煤制氨和煤制甲醇是中国煤化工行业的主要CO2排放来源。瑞士苏黎世联邦理工学院Javier Pérez-Ramírez和新加坡国立大学王笑楠团队提出了一种基于能源-化学关系来实现发电以及甲醇和氨生产的碳中和目标的可能途径。通过考虑可再生和不可再生资源的区域差异并采用优化的区域合作来确定实现最具成本效益的减排承诺解决方案。根据本研究提出的路线图，化石燃料和可再生能源的优化组合形成“蓝色能源经济”是可行且有前景的。
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光伏效率超过18%的二维钙钛矿分子工程
具有优异稳定性和光电特性的二维（2D）钙钛矿在钙钛矿太阳能电池（PSC）中的应用引起了极大的研究兴趣。迄今为止，由于2D量子阱中较高的复合损耗，最先进的2D-PSC的功率转换效率（PCE）并不令人满意。陕西师范大学赵奎、国家纳米科学中心周惠琼研究员和北京航空航天大学张渊教授共同合作，基于一系列具有不同链长的烷基铵间隔物（乙胺到己胺），提出了一种通过分子范德华相互作用实现Ruddlesden-Popper二维钙钛矿（n = 4）的结晶、相分布和量子限制行为的方法。借助最佳的戊胺（AA）间隔物，已经获得了高质量的二维钙钛矿，该材料具有良好的相位排列、较少的不利n值物种和较低的激子结合能，从而实现通过不同的n值组分进行充分的电荷转移。基于(AA)2MA3Pb4I13的器件能够实现高达18.42%的冠军PCE，并显示出令人印象深刻的1.25 V开路电压和超过0.80的填充因子。
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可穿戴设备的能量收集器：从单一能源到多能源
身体传感器网络（bodyNET）为未来的疾病诊断、预防保健、康复和治疗提供了新的可能性。然而，其最终实现需要可靠和可持续的电源。快速发展的能量收集器（EH）为实际解决并发能量问题提供了关键的技术支持。针对特定能源，研究人员已经对具有唯一转换机制的可穿戴EH进行了深入研究。融合了单一能源和多能源的混合EH正受到越来越多的关注，因为它们为更高级别的能源利用提供了另一个自由度。将EH与其他功能性电子产品相结合，开发出多样化的功能性自持系统，为bodyNET的实现铺平了道路。新加坡国立大学Lee Cheng kuo教授撰文，详细介绍了可穿戴EH从单一能源到多种能源的混合机制以及从可穿戴到可植入自持系统的演变，并对混合EH的未来发展进行了展望，突出了其与传统电池相比所具有的优势。
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锂离子电池制造的现状和未来
锂离子电池（LIBs）已成为现代社会主要的储能解决方案之一，其应用领域和市场份额快速增长，并继续呈现稳步上升的趋势。LIB材料的研究取得了巨大的成就，许多创新材料已被业界采用并实现了了商业化。然而，对LIB制造的研究却相对落后了。许多电池研究人员可能不了解LIB是如何制造的，以及不同的步骤如何影响成本、能耗和产量，这阻碍了电池制造方面的创新。在这篇展望文章中，伍斯特理工学院王岩教授介绍了最先进的LIB制造技术，分析了生产过程的成本、产量和能源消耗，同时回顾了LIB制造的高成本、能源和时间需求步骤方面的研究进展，并提出了LIB制造所面临的挑战和未来发展方向。
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