SusMat一周年文章推荐·能源篇

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值此SusMat正式出版1周年之际，为感谢各位读者的支持，编辑部汇总了SusMat 四大主题清洁能源、绿色催化、环境友好材料和污染治理领域的文章合集，将会在接下来时间陆续推出，欢迎各位读者阅读！

（注：文章排名不分先后）

本期带来 SusMat能源集锦

1. Recent progress in thick-film organic photovoltaic devices: Materials, devices, and processing.

Difei Zhang, Baobing Fan, Lei Ying*, Ning Li, Christoph J. Brabec, Fei Huang*, Yong Cao.SusMat, 2021, 1(1): 4-23. https://doi.org/10.1002/sus2.10.

华南理工黄飞教授团队：厚膜有机光伏器件的进展与展望。文章总结了适用于厚膜加工的有机光伏电池材料的分子设计、能量损失机制、器件设计策略等方面的最新进展。阐述了电荷载流子在厚膜有机体异质结中的运动行为与能量损失机制，包括厚膜条件下非平衡载流子导致空间电荷积累与电磁屏蔽作用、内建电场减弱对电荷传输的影响、以及电荷抽取与复合的竞争关系，强调了实现弱双分子复合对于厚膜器件的电荷传输、光生电荷逃逸库仑力等方面的研究具有重要意义。

2. Electrolyte and anode-electrolyte interphase in solid-state lithium metal polymer batteries: A perspective. 

Heng Zhang*, Yuhui Chen*, Chunmei Li*, Michel Armand*. SusMat, 2021, 1(1): 24-37. https://doi.org/10.1002/sus2.6.

西班牙能源合作研究中心Michel Armand 教授团队：固态金属锂聚合物电池电解质和阳极-电解质界面研究进展。该工作从提高SPEs离子电导率、改善Lio | SPE界面稳定性两个方向出发简要回顾了SSLMPBs的最新研究进展及成就，并介绍了几种先进原位/非原位表征技术在Lio | SPE界面研究中的应用。

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3. A perspective on sustainable energy materials for lithium batteries.

Xin-Bing Cheng, He Liu, Hong Yuan, Hong-Jie Peng, Cheng Tang, Jia-Qi Huang, Qiang Zhang*. SusMat, 2021, 1(1): 38-50. https://doi.org/10.1002/sus2.4.

清华大学张强教授团队：锂电池可持续能源化学与材料展望。文章从可持续能源化学和新兴能源材料的角度介绍了锂电池储能技术的最新进展，主要聚焦以提高储能系统的电化学性能和可持续发展性为目标的新型锂离子电池。首先介绍了可持续电池材料，如低钴正极、有机电极和水系电解质的材料特点以及能源化学规律，然后分析了这些材料的安全性特征及提高其安全性的策略。同时，电池回收技术也是锂电池可持续发展的关键。文末对可持续锂离子电池的未来发展进行了总结和展望。

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4. Renewable biomass-derived carbons for electrochemical capacitor applications.

Xianyou Luo, Shaorui Chen, Tianzhao Hu, Yong Chen*, Feng Li*. SusMat, 2021, 1(2): 211-240. https://doi.org/10.1002/sus2.8.

中科院金属研究所李峰研究员团队：用于电化学电容器的可再生生物质衍生碳材料。文章就生物质碳材料的制备方法及其在电化学电容器中的应用进行了分析和概括，介绍了生物质碳的制备方法；阐述了生物质碳的比表面积、孔结构、杂原子掺杂、石墨化度、缺陷、形貌等因素对电化学电容器性能的影响；同时，总结了生物质碳与其他材料（如石墨烯、碳纳米管、碳纤维、过渡金属氧化物/氢氧化物、导电聚合物）复合而进一步改善其电化学性能的策略。并对可持续生物质碳材料的发展前景和面临的挑战进行了总结和展望。

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5. Progress in the sustainable recycling of spent lithium-ion batteries. 

Min Fan, Xin Chang, Qinghai Meng*, Li-Jun Wan*, Yu-Guo Guo*. SusMat, 2021, 1(2): 241-254. https://doi.org/10.1002/sus2.16.

中科院化学所万立骏院士、郭玉国教授团队：废旧锂离子电池的可持续回收研究进展。文章从可持续的角度总结了废锂电池回收的最新进展，特别讨论了废旧锂电池回收策略的一些绿色创新点。文末对回收策略的挑战和发展趋势作了总结和展望，讨论了下一代锂电池（如固态锂金属电池）回收的研究方向。

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6. Grain boundaries contribute to highly efficient lithium-ion transport in advanced LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂ secondary sphere with compact structure.

Cheng Liu, Heyi Xia, Yinping Wei, Jiabin Ma, Lin Gan*, Feiyu Kang, Yan-Bing He*. SusMat, 2021, 1(2): 255-265. https://doi.org/10.1002/sus2.18.

清华大学贺艳兵教授团队：致密结构NCA二次颗粒中晶界促使锂离子快速输运。文章就由单晶生长的原始NCA(PNCA)二次颗粒和经过球磨后的球磨NCA（MNCA）纳米颗粒中的锂离子传输行为进行了系统研究。结果表明PNCA和MNCA有相当的锂离子扩散系数和倍率性能。通过高分辨透射电镜和电子能量损失谱（STEM-EELS）的表征可以明显观察到PNCA高倍率嵌锂后晶界处的Li离子在低充电态（SOC）下缺失而在高SOC下富集。由此说明晶界可以在PNCA二次颗粒内部构筑一个相互连接的锂离子传输网络，有助于实现密实PNCA二次颗粒在高倍率下的优异性能。

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7. Perovskite/Si tandem solar cells: Fundamentals, advances, challenges, and novel applications.

Yuanhang Cheng, Liming Ding*. SusMat, 2021, 1(3)：324-344. https://doi.org/10.1002/sus2.25. 

国家纳米中心丁黎明研究员，新加坡国立大学新加坡太阳能研究所程远航：钙钛矿/晶硅叠层太阳电池研究进展。文章阐述了钙钛矿/晶硅叠层太阳电池的工作原理和发展历程，综述了叠层电池中间连接层的设计、钙钛矿顶电池的器件结构调控、钙钛矿膜的优化以及减少光学损耗的方式等，总结了钙钛矿/晶硅叠层太阳电池进一步发展所面临的挑战和机遇，并提出了钙钛矿/晶硅叠层太阳电池未来发展的其他可能性。

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8. Advanced design of cathodes and interlayers for high-performance lithium-selenium batteries.

Yanfeng Dong, Pengfei Lu, Yajun Ding, Haodong Shi, Xinliang Feng, Zhong-Shuai Wu*.  SusMat, 2021, 1(3)：393-412. https://doi.org/10.1002/sus2.26.

中科院大化所吴忠帅研究员团队：高性能锂硒电池正极和中间层的理性设计。首先介绍了锂硒电池中典型的基础硒化学，包括各种硒正极种类及其电化学行为。其次，详细总结了各种改善硒差导电性和多硒化物穿梭效应的正极策略，如三维导电骨架、物理限制硒、化学吸附和催化转化多硒化物，以及自支撑中间层和隔膜支撑的中间层，特别强调了各策略典型材料制备方法和性能增强机制。最后，简要讨论了高性能锂硒电池正极和中间层所面临的挑战和展望。

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9. Oxygen electrochemistry in Li‐O₂ batteries probed by in situ surface‐enhanced Raman spectroscopy.

Jiawei Wang*, Lipo Ma, Junyuan Xu, Ye Xu, Ke Sun*, Zhangquan Peng*. SusMat, 2021, 1(3):345-358.https://doi.org/10.1002/sus2.24.

中科院大化所彭章泉研究员：基于现场电化学表面增强拉曼光谱的锂-氧气电池氧气电化学研究进展。文章就SERS技术在锂-氧气电池中氧气电化学反应原理方面的研究进展进行分析与概括，重点介绍了SERS技术的实现，以及SERS在研究氧气电化学的反应原理、反应位点与副反应机制等方面的应用。

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10. Advances in metal phosphides for sodium-ion batteries.

Qifei Li, Dan Yang, Haoliang Chen, Xiang Lv, Yu Jiang, Yuezhan Feng, Xianhong Rui*, Yan Yu*. SusMat, 2021, 1(3): 359-392. https://doi.org/10.1002/sus2.19.

中国科学技术大学余彦教授团队：钠离子电池金属磷化物负极材料研究进展。总结归纳了钠离子电池金属磷化物负极材料的最新研究进展，主要包括金属磷化物的储钠机理，存在的关键科学问题和改性策略。

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11. Issues and rational design of aqueous electrolyte for Zn-ion batteries.

Qi Zhang, Zefang Yang, Huimin Ji, Xiaohui Zeng, Yougen Tang, Dan Sun, Haiyan Wang*. SusMat, 2021, 1(3): 432-447. https://doi.org/10.1002/sus2.20.

中南大学王海燕团队：水系锌离子电池电解液的问题及合理设计。简要总结和阐明了AZIBs电解液的最新发展趋势，深入分析了其中存在的问题（水分解、负极溶解、腐蚀和钝化、枝晶生长），并讨论了相应的优化策略（pH调节、高浓盐溶液、电解液成分设计和功能添加剂）。揭示了这些策略的内部机制并阐明了相关问题与解决方案之间的关系。

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12. Three-dimensional printing of graphene-based materials for energy storage and conversion. 

Yanqiu Jiang, Fan Guo, Yingjun Liu, Zhen Xu* & Chao Gao*. SusMat, 2021, 1(3): 304-323. https://doi.org/10.1002/sus2.27.

浙江大学高超教授团队：3D打印制备高性能石墨烯基能量转储材料。重点介绍了制备可打印的石墨烯基墨水的基本性能要求和理论分析，以及现有文献中可行的GO油墨制备策略；并就3D打印石墨烯材料的在能量转储领域的代表性应用，如电池，超级电容器，太阳能蒸汽发电机，和对电热转换等进行了评述。

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13. Mechanism understanding for stripping electrochemistry of Li metal anode. 

Feng-Ni Jiang, Shi-Jie Yang, He Liu, Xin-Bing Cheng*, Lei Liu*, Rong Xiang, Qiang Zhang, Stefan Kaskel, Jia-Qi Huang*. SusMat, 2021, 1(4)：506-536. https://doi.org/10.1002/sus2.37.

北京理工大学黄佳琦教授SusMat综述论文：金属锂负极剥离电化学机理理解。本文介绍了金属锂负极剥离电化学研究现状。首先明确指出研究金属锂负极剥离过程的意义，其次讨论了不同电化学场景下的剥离模型，包括顶部剥离模型、底部剥离模型和顶部/底部剥离模型，详细描述了锂离子和电子的迁移及电化学反应对死锂形成的影响。此外还介绍了原子扩散、电化学反应、电子转移以及SEI中锂离子扩散等基础电化学原理，以加强对金属锂负极剥离行为的理解。最后对影响剥离过程的因素及解决方法进行了归纳和分类，包括电极表面物理因素、SEI膜、操作条件和外部因素等。文末基于金属锂负极剥离电化学对金属锂电池未来的研究方向进行了展望。

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14. Recent advances in high-loading catalysts for low-temperature fuel cells: From nanoparticle to single atom. 

Lixiao Shen, Miao Ma, Fengdi Tu, Zigang Zhao, Yunfei Xia, Kokswee Goh, Lei Zhao*, Zhenbo Wang*, Guangjie Shao*. SusMat, 2021, 1(4)：569-592. https://doi.org/10.1002/sus2.38.

燕山大学邵光杰教授和哈尔滨工业大学王振波教授团队：低温燃料电池高金属载量纳米颗粒及单原子催化剂的进展。总结了用于LTFC的高负载（≥40 wt.%）铂金纳米颗粒催化剂（NPCs）和高负载（≥2 wt.%）单原子催化剂（SACs）的最新进展。系统地介绍了各种合成方法和高负载Pt NPCs和SACs的支持材料。强调了高表面积和适当的表面功能化对Pt NPCs的影响，以及配位环境、空间位阻效应和强金属-支撑物相互作用（SMSI）对SACs的影响。本文为未来催化剂在MEA 的实用化研究提供了方向，有助于加速低温燃料电池领域的研究及实际应用。

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15. A carbon dot-based total green and self-recoverable solid-state electrochemical cell fully utilizing O₂/H₂O redox couple. 

Zhaomin Chen, Xiaoqing Gu, Yutong Guo, Xin Wang, Mingwang Shao, Bin Dong*, Zhenhui Kang*. SusMat, 2021, 1(3):448-457. https://doi.org/10.1002/sus2.23.

苏州大学康振辉/董彬教授课题组：一种完全利用O₂/H₂O氧化还原对的全绿色碳点基自恢复固态电化学电池。报道了一种基于碳点（CDots）催化O₂/H₂O氧化还原的 “全绿色”电化学复合膜电池，其构建的PANI/CDots单层固态聚合物薄膜实现了酸性环境下CDots催化的ORR和OER性能，实现该复合膜电池全绿色储能，为设计和开发用于各种应用的全绿色能源存储和转换系统开辟新道路。

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16. Manipulating the film morphology evolution toward green solvent-processed perovskite solar cells. 

Shiqi Shan, Yaokai Li, Haotian Wu, Tianyi Chen, Benfang Niu, Yingzhu Zhang, Di Wang, Chenxia Kan, Xuegong Yu, Lijian Zuo*, Hongzheng Chen*. SusMat, 2021, 1(4)：537-544. https://doi.org/10.1002/sus2.36.

浙江大学陈红征教授&左立见研究员团队：绿色反溶剂调控钙钛矿薄膜形貌。研究了不同反溶剂对钙钛矿薄膜结晶形貌演变的影响，使用绿色反溶剂制备出了效率可达21.5%的钙钛矿太阳能电池器件。在此基础上，全绿色溶剂制备的电池器件效率也达到了19.5%。

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