锂电，最新五篇 Nature子刊
锂电池领域是当今的热门方向，有大量文章发表，那发表在 Nature 子刊上的锂电池文章又有何过人之处呢？下面我们一起看看吧！
01
Nat Commun 12, 3395 (2021).
亚纳米限制使低温电池的气体电解质易于冷凝
Sub-nanometer confinement enables facile condensation of gas electrolyte for low-temperature batteries
将分子限制在纳米级环境中会导致其物理和化学性质发生巨大变化，这为新应用开辟了可能性。在低温下使用液化的气体电解质越来越受到人们的关注。然而，它们的高蒸气压仍然给实际使用带来潜在的安全问题。在此，我们报告了通过金属有机骨架 (MOF) 的亚纳米孔中的强约束来实现气体电解质的轻松毛细管冷凝。通过设计具有密集和连续微孔（~0.8 nm）网络的 MOF 聚合物膜（MPM），我们显示在低于本体对应物的压力下，MOF 孔中氢氟烃分子的吸收显著提高。这种独特的特性使采用 MPM 基电解质的锂/氟化石墨电池能够在 -40 °C 的减压条件下提供比商业隔膜（~500 mAh g-1 对 <0.03 mAh g-1）更高的容量的电解质。
示意图显示了纳米限制效应降低液化气体平衡压力的机制，以及基于 MPM 的 LGE 在锂电池中的实施
02
Nat Commun 12, 3369 (2021).
一种用于超稳定大功率钙离子充电电池的新型高压插钙载体
A new high-voltage calcium intercalation host for ultra-stable and high-power calcium rechargeable batteries
由于钙含量高，可充电钙电池作为有前途的多价离子电池系统已引起越来越多的关注。然而，由于缺乏合适的具有足够快离子传导的阴极来容纳高氧化还原电位的二价 Ca2+ 离子，这一发展受到了阻碍。在此，我们报告了一种新的嵌入载体，它在钙电池中呈现 500 次循环，容量保持率为 90%，并在~3.2 V（相对于 Ca/Ca2+）时具有显着的功率容量。来自 Na0.5VPO4.8F0.7 的正极材料被证明可以可逆地容纳大量 Ca2+ 离子，形成一系列 CaxNa0.5VPO4.8F0.7 (0 < x < 0.5) 相而没有任何明显的结构退化。坚固的框架实现了迄今为止报道的阴极中最小的体积变化之一 (1.4%) 和最低的 Ca2+ 扩散势垒，为出色的循环寿命和功率能力提供了基础。
钙离子电池中脱钠NVPF阴极的电化学性能
03
Nat Commun 12, 3031 (2021).
基于原位有机硫醇转化的锂硫电池人工双固体电解质界面
Artificial dual solid-electrolyte interfaces based on in situ organothiol transformation in lithium sulfur battery
锂金属负极的界面不稳定性和锂硫（Li-S）电池中多硫化锂的穿梭阻碍了其商业应用。在此，我们报告了一种双功能电解质添加剂，即 1,3,5-苯三硫醇 (BTT)，它用于通过原位有机硫醇转化在两个电极上构建固体电解质界面 (SEI)。 BTT 与锂金属反应形成 1,3,5-苯三硫醇锂沉积在阳极表面，实现可逆的锂沉积/剥离。 BTT还与硫反应形成覆盖阴极表面的低聚物/聚合物SEI，减少多硫化锂的溶解和穿梭。具有 BTT 的 Li-S 电池提供高达 1,239 mAh g-1（基于硫）的比放电容量，以及在 1C 倍率下超过 300 次循环的高循环稳定性。还评估了具有 BTT 的 Li-S 软包电池以证明这一概念。本研究构建了一种基于键化学的巧妙界面反应，旨在解决锂硫电池中的固有问题。
使用 BTT 和空白电解质的 Li-S 电池的电化学性能
04
Nat Commun 12, 3102 (2021).
用于锂硫电池的氧化钴纳米片的非晶化诱导表面电子态调制
Amorphization-induced surface electronic states modulation of cobaltous oxide nanosheets for lithium-sulfur batteries
锂硫电池在实现高能量密度存储方面显示出巨大的潜力，但由于多硫化物溶解在电解质中引起的穿梭效应，其长期稳定性仍然受到限制。在此，我们报告了一种通过非晶化诱导的表面电子态调制来提高氧化钴多硫化物吸附能力的策略。作为锂硫电池正极添加剂的无定形氧化钴纳米片表现出良好的倍率性能和循环稳定性，在 1 C 时的初始容量为 1248.2 mAh g-1，500 次循环后容量保持率为 1037.3 mAh g-1。 X射线吸收光谱分析表明，氧化钴纳米片的Co原子周围配位场的配位结构和对称性在非晶化后发生了显着变化。此外，DFT 研究进一步表明，非晶化诱导的 d 轨道重新分布使更多的电子占据高能级，从而导致与多硫化物的高结合能有利于吸附。
a-CoO NSs 的表征
05
Nat Commun 12, 3220 (2021).
通过硫自由基加成电合成1,4-双（二苯基膦酰基）四硫化物作为可充电锂电池的正极材料
Electrosynthesis of 1,4-bis(diphenylphosphanyl) tetrasulfide via sulfur radical addition as cathode material for rechargeable lithium battery
有机电极因其巨大的化学多样性和电化学特异性而有望成为下一代储能材料。尽管有机合成方法已经扩展到广泛的范围，但仍然需要简便和选择性的方法来暴露化学空间的角落。在此，我们报告了有机多硫化物 1,4-双（二苯基膦酰基）四硫化物，它是通过二苯基二硫代次膦酸的电化学氧化合成的，其特征是 P-S 单键断裂和硫自由基加成反应。密度泛函理论证明，外部电场通过脱氢和硫沿 P-S 键轴的迁移触发了二苯基二硫代次膦酸的分子内重排。令人印象深刻的是，Li/双（二苯基磷酰基）四硫化物电池表现出2.9 V的高放电电压和500次循环的稳定循环性能，容量保持率为74.8%。详细的表征证实了可逆的锂化/脱锂过程。这项工作表明电化学合成为制备先进的功能材料提供了方法。
BDPPTS的电化学合成及反应过程模拟
COMSOL仿真模拟在解释新现象背后的原理方面有着不可替代的作用。通过理论建模和计算得到的结论，并和实验观察到的现象相互应证是许多高档次论文的都需要的部分。而COMSOL由于其强大而全面的功能，现在是广大科研人员首选的数值模拟软件。
为了让更多科研人员能够迅速且科学地掌握这一前沿高效的数据分析软件，北京中科幻彩动漫科技有限公司举办主题为“科研模拟•学术仿真”的文章档次提升专题培训！！！
科研模拟·学术仿真专题培训会
流体及传质传热力学专题
2021年06月29-30日 北京·中科院物理所
电池电化学专题
2021年07月03-04日上海·复旦大学
（专题培训介绍及报名详见后文）
课程简介
流体及传质传热力学专题培训
▶ COMSOL多物理场仿真的基本建模方法；
▶ 微流控器件中的流场计算；
▶ 流体中的传质传热及化学反应模拟；
▶ 流体中的颗粒运动模拟，实现细胞的分离和筛选；
▶ 多相流，流体亲疏水浸润性行为，液滴行为模拟，Marangoni 效应模拟；
▶ 固体力学及流体-结构力学耦合模拟。
⬇更多专题培训内容详见下文或戳链接⬇
流体及传质传热力学专题培训
参加过科研模拟·学术仿真专题培训的学员
只需1999元即可参加专题培训
2021年6月29-30日
北京·中科院物理所
（报名请扫描二维码，表单中场次实时更新）
1
课程概要
流体仿真是一项应用广泛的科研技能。我们能看到目前发表在高档次期刊上的许多文章都在文章中加入了仿真模拟部分，充分发挥仿真模拟的优势能够极大的帮助我们的研究工作。本课程专门针对科研学术领域，专门讲解流体，以及和流体仿真相关的传质、传热、结构力学多物理场仿真，并且专门选取微流体相关领域的热点问题进行讲解，切实解决相关科研领域的仿真问题。课程从入门级内容开始，有无基础的学员均可参加培训。我们为学员提供仿真模拟软件COMSOL Multiphysics 软件使用的全面详细讲解，，循序渐进地讲解数值仿真中的模型分析方法，以及建模操作流程，让学员全面掌握整个建模流程。
2
课程内容详解
1
●
COMSOL多物理场仿真的基本建模方法
1.1
几何建模
方法与技巧
1.2
优化网格划分的
方法与技巧
1.3
结果后处理与
复杂图表绘制
1.4
多物理场耦合的方法与技巧
1.5
通过使用函数、变量与自定义方程模拟复杂问题
2
●
微流控器件中的流场计算
2.1
薄片混合器中
的流场
3
●
流体中的传质传热及化学反应模拟
3.1
微流体通道中物质混合模拟
3.2
化学反应浓度
分布模拟
3.3
水的蒸发冷却
4
●
流体中的颗粒运动模拟，实现细胞的分离和筛选
4.1
通过介电泳分离
不同大小的细胞
5
●
多相流，流体亲疏水浸润性行为，液滴行为模拟
5.1
相场法模拟液滴撞击超疏水表面
5.2
亲水液面蒸发传热多物理场仿真
5.3
动网格法模拟液滴运动
5.4
T型管利用两种不互溶液体来产生各种大小微液滴
5.5
电浸润
5.6
马兰格尼效应
*马兰格尼（Marangoni）效应是液体表面张力梯度引起的流体运动，上图为液滴蒸发过程中的马兰格尼效应。
6
●
固体力学及流体-结构力学耦合模拟
6.1
流体冲击下
薄板形变
3
高档期刊实战案例
Nature communications2013, 4,1826.
使用顺序微结构的流场控制
从各个方面来看，控制流体流动形状都很重要：从工业加工到控制生物分子相互作用。之前控制流体的方法主要集中在产生混沌流以增强混合。在这里，作者应用顺序微结构的方法开发了一种使用流体变换序列，而不是增强混沌。
图 仿真模拟计算有微结构的通道中的流场
Nature communications2020, 11, 2190.
虚拟流体通道中的高通量细胞和球体力学
图 微流控芯片内部的虚拟流体通道和数值模拟
Nature communications11, 4405 (2020).
可编程皮肤微流体阀系统，用于可穿戴生物流体管理和生物标志物分析
图 流量不失真的生物标志物的COMSOL仿真分析
Sci. Adv. 2019;5: eaaw7757
通过印刷工艺提高共轭高分子电荷传输性能
文章从理论上提出了有机高分子溶液在印刷涂布过程中的流动机理，认为流动抑制了一种易溶的螺旋的中间相，导致了这种形貌的转变。
图 有机高分子溶液在印刷涂布过程中的流动机理COMSOL模拟
Nature574, 228–232 (2019).
微流体中的自聚集流用于脉冲状输送试剂
通过对扩散、对流和毛细作用的综合考虑，设计了一种独特的微流体结构，来实现试剂溶解但不相互混合的功能。
图 微通道中自结合的描述和仿真模拟。
4
学员作品
电池电化学领域多物理场仿真专题培训
▶ COMSOL多物理场仿真的基本建模方法；
▶ 化学反应模拟的一般方法；
▶ 电池及电化学反应中电流密度分布和物质浓度分布的模拟光；
▶ 电极上金属的沉积过程和支晶生长的模拟等；
▶ 电极反应动力学的电化学阻抗谱；
▶ 扩散双电层的模拟;
▶ 学员感兴趣的其他电池电化学领域计算。
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电池电化学领域仿真专题培训
参加过科研模拟·学术仿真专题培训的学员
只需1999元即可参加专题培训
2021年7月03-04日
上海·复旦大学
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1
课程概要
作为新能源领域的重要发展方向，电池一直是科学研究的热点。我们能看到目前发表在高档次期刊上的电池和电化学文章许多都在文章中加入了仿真模拟部分，充分发挥仿真模拟的优势能够极大的帮助我们的研究工作。本课程专门针对科研学术领域，为学员提供仿真模拟软件COMSOL Multiphysics 软件使用的全面详细讲解。有无基础的学员均可参加培训，课程从入门级内容开始，循序渐进地讲解数值仿真中的模型分析方法，以及建模操作流程，让学员全面掌握整个建模流程，并且专门选取电池和电化学相关领域的热点问题进行讲解，切实解决相关科研领域的仿真问题。
2
课程内容详解
1
●
COMSOL多物理场仿真的基本建模方法
1.1
几何建模的
方法与技巧
1.2
优化网格划分的
方法与技巧
1.3
结果后处理与
复杂图表绘制
1.4
多物理场耦合的
方法与技巧
1.5
通过函数、变量
与自定义方程
模拟复杂问题
2
●
化学反应模拟的一般方法
2.1
电解反应中的
物质浓度分布
2.2
电解反应中的电解质电势
等值面
2.3
表面吸附
反应模拟
3
●
电池及电化学反应中
电流密度分布和物质浓度分布的模拟
3.1
特定电极结构中的电流密度分布
3.2
凸起结构引起电流密度增大
4
●
电极上金属的沉积过程和支晶生长的模拟
4.1
支晶的生长变形过程模拟
4.2
扩散限制引起的支晶生长
5
●
电极反应动力学的电化学阻抗谱
5.1
化学电池
基本结构
5.2
电极极化
和过电位
5.3
电化学阻抗谱
6
●
扩散双电层的模拟
6.1
带电表面在溶液中引起的双电层
3
高档期刊实战案例
Nature Energy 2018, 3(12), 1076
仿真模拟研究多孔电极对电解液中电流密度和电极上锂沉积机理经行研究
Stable metal battery anodes enabled by polyethylenimine sponge hosts by way of electrokinetic effects.
Matter2020, 3, 1–16.
仿真研究锂的沉积生长
Ion-Transport-Rectifying Layer Enables LiMetal Batteries with High Energy Density.
Science advances2018, 4(11), eaat3446.
通过模拟说明增加固态空间电荷层对锂离子分布的影响
An ion redistributor for dendrite-free lithium metal anodes.
Advanced Materials2017, 29(40), 1703729.
通过模拟计算展示多孔电极中的电极电流密度分布
Stable Li metal anodes via regulating lithium plating/stripping in vertically aligned microchannels.
JACS2017, 139(13), 4815-4820.
锂离子在不同形状电极上的乘积速率比较
Lithium metal anodes with an adaptive “solid-liquid” interfacial protective layer.
4
学员作品
课程试听
模拟案例
更多案例：http://www.zhongkehuancai.com
模拟服务联系人13051583953（微信同号）
讲师简介
讲师简介
Dr. Li / Dr. Wang
中科幻彩仿真模拟事业部技术总监
中国科学院博士
美国加州大学洛杉矶分校博士后
全国物理奥林匹克竞赛金牌
美国数学建模大赛一等奖（Final Winner）
以第一作者身份著述的多篇论文在众多顶级杂志发表：
《Nature Communications》
《Science Advances》
《Advanced Materials》
《JACS》
……
12年化学/材料/物理/工程/生物仿真模拟经验
300+通过模拟显著提升文章档次的案例
课
程
福
利
凡报名培训的学员将免费获赠COMSOL高级建模指导资料，科研常用有限元模拟案例模型文件及各学科领域计算公式资料文件，课后学员交流群持续讨论学习/专业讲师答疑指导
学员群课后交流 讲师随时解答
学员培训感受
课程特色
★特色一：COMSOL可以更好地服务于科研群体。我们课程将从科研实例出发，帮助学员掌握各种技巧和套路，轻松玩转有限元模拟软件。
★特色二：讲师总结十二年有限元模拟经验，带领学员快速入门，学会如何从实际问题中提炼出物理模型，建立物理建模思维，掌握仿真模拟的一般方法和通用思路。
★特色三：将化学、物理、生物、材料等领域中典型模型作为实战案例，同时根据学员专业背景进行素材整理，量身定制课程内容，将学以致用发挥到极致。
★特色四：建立专属学员微信群，课前专业助教协助安装软件下载素材包，课后讲师长期群内随时答疑，不定期推送模拟技能提升小视频，帮助学员轻松应对仿真模拟中的常见难题。
★特色五：相当于三日的课时集中安排在两日的早中晚进行授课，课程内容更加丰富，学习节奏更加紧凑。
★特色六：我们承诺：学员一次报名，终身免费复学。无需担忧学不会、学不精，只要你愿意学，幻彩保证奉陪到底。
往期现场
报名方式
时间地点：
流体及传质传热力学仿真专题
2021年06月29-30日 北京·中科院物理所
电池电化学仿真专题
2021年07月03-04日 上海·复旦大学
注册费用：
原价：3490元/人
团报价：3190元/人（3人及以上）
报名咨询：18410111600（张老师）
备注：如有专场培训需求，可安排讲师赴贵单位开展专场培训，专场培训价格更优
提供正规发票（包括会议注册表、邀请函等报销材料）、费用包含两日午餐，住宿及其他费用自理
报名入口：扫描下方二维码在线填写报名表，工作人员会在收到报名信息的第一时间电话联系确认相关信息
表单报名如出现异常，请联系助教
Tel: 18410111600（微信同号）
缴费方式
1.银行转账汇款（由济南分公司代收）
收款单位：北京中科幻彩动漫科技有限公司济南分公司
银行账号：15126701040003321
开户行：中国农业银行股份有限公司济南茶城支行
备注：姓名+单位+场次
2.支付宝转账
企业支付宝账户：zhongkehuancaijn@126.com
请核对户名：北京中科幻彩动漫科技有限公司济南分公司
3.现场刷卡/现金
培训当天可刷公务卡或现金或微信支付，请扫码填写报名信息以便我们提前为您准备发票等报销手续
常见问题
Q：有限元仿真模拟对我的论文有怎样的帮助，真的能提高文章档次吗？
A：对于一部分的研究领域，例如人工超材料，理论上的模拟计算可以说是必不可少的。而对于更多的研究领域，模拟计算可以作为实验的补充，能进一步验证实验的结论，提高结论的说服力。理论模拟丰富了文章的内容，在工作量上也使文章更充实。另外模拟计算很多时候可以优化实验设计，提高实验效率。
Q：我是零基础学员，两天的时间也能学会吗？
A：我们的培训就是针对零基础学员的。我们的课程一方面讲授模拟软件的使用，更重要的是另一方面讲解科研中的理论建模的思维方法。如何把模拟加入自己的科研工作，提升文章的质量。
Q：什么专业方向都可以做有限元模拟吗？
A：有限元方法是一种一般性的数值计算的方法，用来求解各种偏微分方程，理论上只要是能用偏微分方程描述的物理化学过程都可以都用有限元方法求解。有限元不仅在各个物理学科和工程领域这些传统领域有广泛的应用，而且现在越来越多的运用到交叉学科的研究中，例如柔性传感器件，能源器件，生物工程，微流控等等几乎目前所有的热门研究领域。
Q：每场培训有多少学员呀？不会是那种人山人海的大课吧？
A：为保证教学质量，也为学员营造舒适的学习环境，我们每场培训都会将招生人数限制在30人以内，以保证良好的课堂秩序，同时安排助教协助学员进行软件安装、现场答疑、课堂辅助教学等。
Q：我是慢热型的学生，接受新知识慢，一次学不够怎么办？
A：老学员可以免费复听，一次报名终身免费复学，只要你学不够，我们就一直教下去～
Q：可以开具发票进行报销吗？
A：当然可以！我们将为学员开具正规发票，并可以根据学员报销需求提供培训邀请函、项目明细清单、会议注册表等材料，并在培训当天将发票和报销材料发放给学员。
Q：培训提供食宿吗？
A：我们为学员提供两日培训的午餐，住宿需要学员自费，我们会在报名确认邮件中发送周边酒店信息，方便学员选择和预定。老学员复听不再重复安排午餐和资料，带着身份证现场签到即可。
END
全面提升文章档次
你还需要精致的配图来助攻
一步到位解决各种配图问题
「基础操作+案例实战+经验传授」
具体课程介绍请戳图片链接
科学动画制作
想象一下
如果以后刷文献就像刷短视频一样
只需要一分钟甚至更短的时间
读者就能看完顶级学术大佬最新成果
想必看文献也将变成一件有趣的工作
因为科学成果的表达有更高效更直接的载体
——科学动画
以上动画制作来自中科幻彩
继封面之后
科学动画正逐渐成为学术圈大佬们的新宠
因为它的用途实在是太广泛
附加值可谓相当高
新闻媒体报道宣传
中国科学院院士、中科院物理研究所研究员高鸿钧团队在世界上首次实现了原子级精准控制的石墨烯折叠，其成果发表在了国际顶级杂志Science上。
中科幻彩制作，央视新闻频道播出
科学技术部高技术研究发展中心发布了“2019年度中国科学十大进展”。中国科学院物理研究所柳延辉研究组「基于材料基因工程研制出高温块体金属玻璃」的科研成果由中科幻彩为其制作了相关科学原理动画以及展示效果图，并在新闻联播播出。
中科幻彩制作，新闻联播播出
助力顶级学术成果的展示
Nature杂志在线发表了普林斯顿大学和北京大学团队在在量子拓扑物质研究领域的最新进展，中科幻彩有幸为其成果设计制作了原理视频动画和艺术呈现图。
中科幻彩制作，发表在Nature杂志
国际著名期刊Nature Astronomy在线发表了慧眼（HXMT）卫星最新观测结果：在高于200千电子伏特(keV)的能段发现了黑洞双星系统的低频准周期振荡，中科幻彩为其成果设计制作了演示视频动画、艺术呈现图以及文章插图，该动画在央视新闻频道播出。
中科幻彩制作，央视新闻频道播出
抽象科学原理的展示
中国科学院院士刘云圻利用化学气相沉积法合成氮掺杂石墨烯并对其电学性质进行了研究，发现氮掺杂可以有效地影响石墨烯的电学性质，极大地推动了石墨烯的研究与应用。
中科幻彩制作，北京卫视播出
北京航空航天大学张广军院士团队研制了列车运行状况正线动态测试站三类系列测试设备，填补国内空白，主要性能指标达到或超过国外主流产品，满足了我国铁路运输的迫切需求。
中科幻彩制作
重大学术会议宣传
中科幻彩受主办方中国工程院的委托，为2020年创新与新兴产业发展国际会议（IEID）制作了网页开场动画。
中科幻彩为会议官网制作的首页展示动画
重要学术会议报告
国际公认的纳米科技领域领军人物王中林院士，在中科院格致论道讲坛发表了有关摩擦纳米发电机演讲，中科幻彩为其制作了科研成果的原理演示视频，为王中林院士这项拥有10亿美元估值的技术助力添彩。
王中林院士演讲现场播放动画由中科幻彩制作
千言万语不敌动画十秒，文字描述在动画演示面前显得笨拙无比，越来越多的顶刊开始引入视频摘要（Video Abstract）的表达形式，生动的科学视频让科研成果的表达不再晦涩难懂，也让更多学术圈外的普通人能够触及科学最前沿的内核，为科学成果的传播提供更加有力的途径。
中科幻彩制作
中科幻彩制作
为毕导视频《新冠疫苗的最完全解释》
制作原理动画
点击量超百万
中科幻彩制作
中科幻彩制作的动画作品
先后五次登上央视新闻联播
三次登上Science杂志
我们有专业的科学动画设计团队
为你提供专业的设计服务
中科幻彩制作
更多动画作品展示请登陆
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备注：科研绘图设计与培训等其他业务请咨询芮雪17686689807（微信同号）
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