1. Nature Energy：钙钛矿太阳能电池中具有高pKa的铵阳离子提高高温光稳定性
苯甲铵（PEA+）和丁基铵（BA+）被广泛用于三维（3D）钙钛矿中，在膜表面和晶界（GBs）形成二维钙钛矿，用于缺陷钝化和性能增强。鉴于此，来自北卡罗来纳大学教堂山分校应用物理科学系的黄劲松等人发现，在高温光浸泡下，这些阳离子与含三维甲脒（FA+）的钙钛矿是不稳定的。1) 该研究发现，PEA+和BA+会去质子化为胺，然后与FA+反应，分别产生（苯乙氨基）甲亚氨基（PEAMA+）和（丁基氨基）甲亚胺（BAMA+），严重限制了器件的高温光稳定性，去除这些阳离子极大地提高了光稳定性，但由于留下未完全钝化的表面和GBs而损害了器件效率；2) 此外，研究发现，具有高酸离解常数（pKa）的铵阳离子，包括PEAMA+（pKa = 12.0）和BAMA+（pKa = 12.0）可以取代PEA+或BA+进行钝化，并且由于其对进一步去质子化的抗性而与基于FA的钙钛矿稳定，含有PEAMA+添加剂的P–i–n结构太阳能电池在90°C光照开路1500 小时后保持了90%的效率。
Wang, M., Shi, Z., Fei, C. et al. Ammonium cations with high pKa in perovskite solar cells for improved high-temperature photostability. Nat Energy (2023).10.1038/s41560-023-01362-0https://doi.org/10.1038/s41560-023-01362-0
2. Nature Energy：锂金属阳极上固体-电解质界面电性能的直接原位测量
固体电解质界面（SEI）在很大程度上决定了可充电电池的性能，理想的SEI是电绝缘的以防止电极和电解质之间的持续寄生反应，并且是离子导电的以促进电极的法拉第反应。然而，目前由于缺乏直接的表征方法，SEI的电学性质的真实性质仍不清楚。鉴于此，来自西北太平洋国家实验室环境分子科学实验室的Chongmin Wang和Wu Xu，德克萨斯A&M大学Perla B. Balbuena和Jorge M. Seminario等人通过使用原位偏置透射电子显微镜深入研究了这一内容。1) 该研究通这一原位表征方法，直接测量了在铜和锂衬底上形成的SEI的电学性质，成功发现SEI表现出与电压相关的微分电导；2) 此外，较高的微分电导率诱导具有复杂地形特征的较厚SEI，导致Li||Cu和Li||LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2电池中较差的库仑效率和循环稳定性，这一工作为SEI的目标设计提供了新的见解，该SEI具有更好的电池性能所需的特性。
Xu, Y., Jia, H., Gao, P. et al. Direct in situ measurements of electrical properties of solid–electrolyte interphase on lithium metal anodes. Nat Energy (2023).10.1038/s41560-023-01361-1https://doi.org/10.1038/s41560-023-01361-1
3. Nature Energy：具有类聚合物粘弹性的无机玻璃电解质
固态电池为电动汽车提供了一种有前景的替代电源。然而，无机电解质的界面机械稳定性不如有机电解质。通常需要高的堆叠压力（几到几百兆帕）来保持与电极的紧密接触。鉴于此，来自中国科学院物理研究所的胡勇胜和Yaxiang Lu，中国科学院过程所的Junmei Zhao等人开发了一类粘弹性无机玻璃（VIGLAS），通过简单地用氧代替四氯铝酸盐中的氯来用作固体电解质。1) 该研究开发的VIGLAS对于Li+和Na+都具有高离子电导率（~1 mS/cm，30 °C），且具有4.3 V阴极的优异化学机械兼容性，以及实现无压力锂基和钠基固态电池的能力（<0.1 MPa）；2) 此外，研究还发现，低熔融温度（<160°C）使电解质能够有效渗透电极材料，类似于液体电池，并且，电解质的可变形性有助于通过轧制工艺生产薄膜来扩大规模的可行性。
Dai, T., Wu, S., Lu, Y. et al. Inorganic glass electrolytes with polymer-like viscoelasticity. Nat Energy (2023).10.1038/s41560-023-01356-yhttps://doi.org/10.1038/s41560-023-01356-y
4. Nature Energy：阻挡法制备环境空气中的钙钛矿太阳能电池
在环境空气中制造钙钛矿太阳能电池可以加速其工业化。然而，湿气导致钙钛矿层的严重分解，限制了器件效率。鉴于此，来自华北电力大学新能源学院的Meicheng Li等人发现空位缺陷附近的位置会吸收水分子并引发钙钛矿的水合作用，最终导致材料的降解。1) 该研究成功证实，醋酸胍盐消除了阳离子和阴离子空位，阻断了钙钛矿的水合作用，并使得能够在环境空气中结晶出高质量的薄膜，通过使用醋酸胍盐，该研究在环境空气中制备了PSCs，其认证效率为25.08%；2) 此外，未封装的PSCs在环境空气老化2000小时后和500小时后仍保持约96%的初始效率，封装的器件在湿热条件300小时之后保持了85%的初始效率（85 °C和85%的相对湿度）。
Yan, L., Huang, H., Cui, P. et al. Fabrication of perovskite solar cells in ambient air by blocking perovskite hydration with guanabenz acetate salt. Nat Energy (2023).10.1038/s41560-023-01358-whttps://doi.org/10.1038/s41560-023-01358-w
5. Nature Catalysis：解开燃料电池中Fe–N–C降解背后的复杂因果关系
除了初始活性的巨大进步外，Fe–N–C催化剂还面临着酸性介质中稳定性问题的重大挑战，必须克服这一问题才能取代燃料电池阴极中的Pt。然而，燃料电池中的复杂现象以及理解Fe–N–C阴极失活机制的困难阻碍了延长稳定性的解决方案。鉴于此，来自浦项科技大学化学系的Chang Hyuck Choi和蒙彼利埃大学的Frédéric Jaouen，韩国高等科学技术学院Hyungjun Kim，韩国科学技术学院Hyung-Suk Oh等人系统研究了在温度/气体可控的气体扩散电极流动池中，Fe–N–C的活性位点密度和转换频率的时间分辨变化，以及氧还原反应电流的同时降低。1) 该研究发现，铁浸出的操作诊断确定了现场密度变化对操作参数的强烈依赖性，并绘制了寿命依赖性稳定性图，成功揭示了操作过程中主要降解机制的变化；2) 此外，研究还开发了一种以位点分离的Pt离子作为非催化稳定剂的概念验证策略，在理论计算的支持下，证实了通过减少Fe溶解来增强燃料电池的稳定性，为耐用的Fe–N–C催化剂提供了新的设计原则。
Bae, G., Kim, M.M., Han, M.H. et al. Unravelling the complex causality behind Fe–N–C degradation in fuel cells. Nat Catal (2023).10.1038/s41929-023-01039-7https://doi.org/10.1038/s41929-023-01039-7
6. Nano Lett.：聚合物纳米海绵可作为广谱的活性氧清除剂以治疗急性肾损伤
急性肾损伤(AKI)与活性氧(ROS)的过度产生密切相关，若不及时治疗会导致多器官功能障碍。然而，目前临床上只有对AKI的支持性治疗方法。有鉴于此，华南理工大学杨显珠教授、Ming Liang和李冬冬博士开发了富含硫醚和硫酮键的超支化聚磷酸酯(PPE)纳米材料，即S-PPE NP和TK-PPE NP。1）研究发现，S-PPE NP可通过硫醚氧化为砜或亚砜的过程产生良好的吸收和清除多种类型ROS（包括H2O2，•OH和•O2−等）的性能。此外，S-PPE NP也能有效地清除细胞内的ROS，从而防止细胞损伤。2）实验结果表明，S-PPE NP能够在AKI小鼠的损伤肾脏中有效聚集，并通过下调ROS和炎症相关的信号通路减少细胞凋亡，进而对AKI小鼠表现出较好的治疗作用。综上所述，该研究构建的含硫醚的聚合物是一种极具发展前景的广谱ROS清除剂，可用于实现有效的AKI治疗。
Shan He. et al. A Polymeric Nanosponge as a Broad-Spectrum Reactive Oxygen Species Scavenger for Acute Kidney Injury Treatment. Nano Letters. 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02531https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c02531
7. AEM：全电池系统高温循环过程中富镍层状材料的容量衰减机理
商用锂离子电池（LIBs）的性能往往会随着时间的推移而衰减，这是由于关键部件的衰减，包括阴极、阳极和电解质。为了提高性能，深入了解每个元件的实际衰减状态至关重要。成均馆大学Won-Sub Yoon研究了在电动汽车中广泛使用的富镍层状阴极的高温衰减。1) 作者发现，晶格结构的显著恢复主要发生在放电区域，而全电池系统内富镍阴极的衰减主要是由于在石墨阳极处形成固体电解质界面层的Li离子消耗。此外，作者在充电和放电区域中都观察到了阴极的不可逆衰减。2) 结构分析表明，阴极表面形成NiO岩盐相和本体中阳离子的无序性增加，导致充电和放电性能的混合衰减。该发现加深了对富镍阴极在全电池系统中衰减行为的理解，为提高高温循环性能提供了见解。
Minji Kim, et al. Decoupling the Capacity Fading in Ni-Rich Layered Materials during High-Temperature Cycling in the Full-Cell System. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302209https://doi.org/10.1002/aenm.202302209
8. AEM：原位形成的Na─B─H─F电解质实现稳定的全固态Na电池
氢化物电解质由于其高钠离子电导率而成为研究的热点，同时迫切需要解决其电化学稳定性问题，以满足钠电池的应用要求。近日，上海科技大学Zheng Shiyou、新加坡国立大学Wang John提出了一种新的通用策略来提高氢化物电解质的电化学稳定性，该策略利用了氢化物与NaHF2之间的原位反应。1) Na2B12H12可以与NaHF2反应形成NaF纳米颗粒，该纳米颗粒均匀地嵌入Na2B12H11F基质中，其具有优异的电极相容性，并且导电性没有明显降低。由此得到的对称Na电池具有长期循环稳定性，并且准对称Na3V2（PO4）3电池具有高库仑效率。2) 此外，Na||Na3V2（PO4）3全固态电池在100次循环后的容量保持率为87.7%，这归因于富F界面对电解质/电极界面的稳定作用。除了钠电池，该研究为开发用于其他应用的氢化物电解质提供了新策略。
Yuepeng Pang, et al. Stable All-Solid-State Na Batteries Enabled by In Situ Formed Na─B─H─F Electrolyte. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202301637https://doi.org/10.1002/aenm.202301637
9. AEM：电化学能量应用中二维共价有机框架电子态的再分布
探索具有显著活性的功能材料对于设计高效的电化学能量器件具有重要价值。2D共价有机框架（2D-COF）由于其可调的结构和电子性质、高热/化学稳定性及其碳基基序，在电化学应用中受到了人们的极大关注。近日，全南大学Uk Sim、Tae-Hoon Kim详细介绍了电子修饰2D-COF的策略和性质，以及它们在电化学器件中的前景。1) 作者系统概括了各种合成和合成后策略对COF骨架的电子调控方法，并重点阐明了电活性2D-COF作为新兴功能材料在电化学能量转换器件实际应用中的重要性。2) 作者综述了2D-COF在改善电催化应用方面的有效策略，并提出了未来的研究方向。该综述将2D-COFs定位为可持续和可靠未来的先进功能材料。
Sebastian Cyril Jesudass, et al. Redistributing the Electronic States of 2D-Covalent Organic Frameworks for Electrochemical Energy Applications. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202301918https://doi.org/10.1002/aenm.202301918
10. ACS Nano：分层纳米纤维自清洁纺织品，可在严酷的冷热环境中实现高效的个人热管理
最近，气候变化导致气温越来越严峻，导致户外个人热管理的需求不断增长。然而，设计能够在极热和极冷环境下实现个人体温调节而不消耗能源的纺织品仍然是一个巨大的挑战。在此，东南大学Dongliang Zhao制造了一种具有改进的隔热和辐射热管理功能的分层纳米纤维（HNF）纺织品，用于在恶劣温度下进行有效的个人热管理。1）该纺织品由辐射冷却层、中间隔热层和辐射加热层组成，其中作为中间层的多孔木质纤维素气凝胶膜（LCAM）具有低导热系数（0.0366 W·m−1·K−1），确保在寒冷天气中减少热量损失，并在炎热天气中阻挡外部热量。2）聚二甲基硅氧烷（PDMS）的引入提高了大气窗口辐射冷却层的热发射率（90.4%），同时也赋予了其完美的自清洁性能。通过在聚丙烯腈中仅添加 0.05 wt% 的碳纳米管 (CNT)，辐射加热层的太阳能吸收率 (80.1%) 得到显着提高。3）户外测试表明，HNF纺织品在炎热环境下比白棉可实现降温7.2℃，在寒冷环境下比黑棉保暖高达12.2℃。此外，HNF纺织品具有优异的透湿性、透气性和定向排汗性能，使其在严热和严寒环境下的个人热管理方面具有广阔的前景。
Bin Gu, et al, A Hierarchically Nanofibrous Self-Cleaning Textile for Efficient Personal Thermal Management in Severe Hot and Cold Environments, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c05460https://doi.org/10.1021/acsnano.3c05460
11. ACS Nano：缺陷石墨烯限制纳米反应器实现高度耐用和高效的海水电解
直接海水电解是一种很有前途的大规模绿色氢气生产技术，但由于缺乏耐用且高效的析氧反应（OER）电催化剂而受到限制。在此，湖南大学Gonglan Ye，Huilong Fei开发了一种核壳纳米反应器作为高性能 OER 催化剂，由通过简单的微波冲击策略封装在有缺陷的石墨烯层内的 NiFe 合金组成(NiFe@DG)。1）该催化剂在碱化海水中仅需要 218 和 276 mV 的过电势即可分别提供 10 和 100 mA cm−2 的电流密度，并连续运行 2000 小时，活性衰减可忽略不计 (1.0%)，使其成为最好的 OER 之一迄今为止报道的催化剂。2）详细的实验和理论分析表明，NiFe@DG的优异耐用性源于缺陷石墨烯涂层在电极/电解质界面处针对氯离子触发的内置电场的形成，从而保护了核心的活性NiFe合金在恶劣的操作条件下防止溶解和聚集。此外，用NiFe@DG阳极和Pt/C阴极组装了高度稳定和高效的海水电解槽，证明了催化剂的实用性。
Zhichao Gong, et al, Highly Durable and Efficient Seawater Electrolysis Enabled by Defective GrapheneConfined Nanoreactor, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c05749https://doi.org/10.1021/acsnano.3c05749
12. ACS Nano：用于双功能多色发光/储能纺织品的荧光纤维状水性锌离子电池
可穿戴智能纺织品是天然载体，通过多种功能纤维的系统集成，实现对环境条件的难以察觉和高渗透性的传感和响应。然而，不同功能纤维之间存在的大量界面显着增加了复杂性并降低了纺织系统的耐磨性。因此，实现一体化多功能纤维对于实现小型化、轻量化、高可靠性的智能纺织品具有重要意义和挑战性。在此，作为双功能电解液添加剂，东南大学Chunlei Wang，南洋理工大学Lei Wei，中科院苏州纳米所Qichong Zhang将具有丰富亲锌官能团的荧光碳点引入电解液中，开发荧光纤维状水性锌离子电池（FFAZIB）。1）源自锌阳极的有效枝晶抑制和独立式普鲁士蓝阴极的多个活性位点，FFAZIB 实现了高能量密度（0.17 Wh·cm−3 ）和长期循环性能（1500 次循环后容量保持率为 78.9%）。2）更重要的是，一维结构确保了FFAZIB在各个方向上具有相同的亮度，从而实现了电池纺织品中多色显示的形式。
Fan Liu, et al, Fluorescent Fiber-Shaped Aqueous Zinc-Ion Batteries for Bifunctional Multicolor-Emission/Energy-Storage Textiles, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c06245https://doi.org/10.1021/acsnano.3c06245
