1.JACS：用于稳定倒置钙钛矿太阳能电池的钙钛矿界面从 1D/3D 到 2D/3D 的尺寸调控构建低维/三维（LD/3D）钙钛矿太阳能电池可以提高效率和稳定性。然而，对于倒置钙钛矿太阳能电池（PSC）来说，LD钙钛矿覆盖材料的设计和选择非常稀缺，因为LD钙钛矿覆盖层通常有利于空穴提取并阻碍电子提取。在这里，香港城市大学Qiang Fu，Alex K.-Y. Jen ，南开大学Yongsheng Liu开发了一种简便有效的策略，通过在钙钛矿表面掺入氢碘化吗啉（MORI）和氢碘化硫代吗啉（SMORI）来钝化表面缺陷并调节表面电性能，从而改性钙钛矿表面。1）与之前开发的PI处理相比，PI衍生的一维（1D）钙钛矿覆盖层转变为二维（2D）钙钛矿覆盖层（带有MORI或SMORI），实现了尺寸调节。2）结果表明，2D SMORI 钙钛矿覆盖层可诱导更稳健的表面钝化和更强的 n−N 同型 2D/3D 异质结，实现效率为 24.55% 的 p−in−n 倒置太阳能电池，并保留其初始效率的 87.6%在最大功率点 (MPP) 运行 1500 小时后。3）研究人员还提出了 5 × 5 cm2 钙钛矿微型模块，有效面积效率达到 22.28%。此外，二维钙钛矿覆盖层中的量子阱结构增加了防潮性，抑制离子迁移，并提高PSC的结构和环境稳定性。Ting Wang, et al, Dimensional Regulation from 1D/3D to 2D/3D of Perovskite Interfaces for Stable Inverted Perovskite Solar Cells, J. Am. Chem. Soc., 2024https://doi.org/10.1021/jacs.3c135762.JACS：氮锚定硼化物使 Mg−CO2 电池具有高可逆性纳米级缺陷工程通过改变表面基团或位置的相互作用，在二维材料中结合非凡的催化性能起着至关重要的作用。近日，燕山大学邹国栋，彭秋明等人通过化学剥离和氰胺插层的方法合成了高负载量的氮杂硼烯（N-硼烯(Mo4/3(BnN1−n)2−mTz)，N掺杂浓度高达26.78 at%）纳米片。 1）在N-硼烯中观察到三种不同的氮中心，其中硼空位取代中心是其高化学活性的主要原因。吸引人的是，作为镁−二氧化碳电池的正极，它在200 mA g-1的大电流下具有长寿命(305次循环)、高能效(93.6%)和超低过电位(−0.09 V)，超过了迄今报道的所有Mg−CO2电池。2）实验和计算结果表明，N-硼烯能显著改变反应产物的吸附能，降低速率控制步骤(*MgCO2→*MgCO3·xH2O)的势垒，导致新的MgCO3·5H2O产物的快速可逆生成/分解。具有缺陷的硼烯材料的激增为开发其他多相催化剂提供了大量机会，以有效地捕获和转化二氧化碳。Yangyang Wang, et al, Nitrogen-Anchored Boridene Enables Mg−CO2 Batteries with High Reversibility, J. Am. Chem. Soc., 2024https://doi.org/10.1021/jacs.4c00630随着锂离子电池应用的迅速增加，人们对大量废旧电池的循环越来越重视。然而，现有的回收系统不仅需要几个回收过程，还需要再制造过程，这增加了能源消耗。近日，丰田中央研究所Nobuhiro Ogihara等人实现了废旧锂离子电池的直接容量再生。1) 对于具有减少电子和载流子Li+离子的容量退化电池，注入具有基于溶剂介电效应的锂萘自由基阴离子，其可以选择性地将电子和载流子Li离子提供到阴极，并导致容量恢复而不随循环退化。2) 作者已在4 Ah级实用电池中证明了这种高容量回收效果。该工作中提出的方法可实现电池再生的最短路径，并为循环电池系统提供新的选择。Nobuhiro Ogihara et.al Direct capacity regeneration for spent Li-ion batteries Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.02.010https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.02.0104.Joule：稳定钙钛矿太阳能电池弱粘附同质结的功函数调节钙钛矿太阳能电池（PSC）与硅基电池的效率相当。然而，界面处的内置电场增强了离子迁移，从而导致不稳定性。近日，韩国科学技术院Hyungjun Kim、成均馆大学Nam-Gyu Park等人调节弱粘附同质结界面的能级排列以减轻离子迁移，并提高PSC的稳定性和光伏性能。 1) 作者使用硅烷衍生物将具有自组装单层特性的功能分子引入SnO2层的表面，从而使硅烷衍生物根据分子中的官能团来调节功函数，进而显著降低内置电场。2) PSC表现出25.3%的功率转换效率（PCE）。此外，作者通过连续照明下的最大功率点（MPP）跟踪证实，即使在1000小时后，该设备仍保留了其初始PCE的97%以上。Chunyang Zhang et.al Work function tuning of a weak adhesion homojunction for stable perovskite solar cells Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.02.015https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.02.0155.Joule：具有平衡水管理和增强稳定性的高温阴离子交换膜燃料电池 阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）的耐久性主要是由于水管理的问题。近日，天津大学Michael D. Guiver、Yin Yan、以色列理工学院Dario R. Dekel等人报道了具有平衡水管理和增强稳定性的高温AEMFC。1) 高温操作（≥100°C）可以简化水管理，但仍存在材料稳定性的挑战，尤其是阴离子交换膜（AEM）的化学稳定性。作者合成了轻支化聚（亚芳基哌啶鎓）AEM，并实现了平衡的水管理和足够的稳定性。2) AEMFC的峰值功率密度为～2 W cm−2，并且在600 mA cm−2的恒定电流密度下具有195小时的稳定性，以及电压衰减仅为～4%。该工作证明了一种有效的AEM设计策略，即通过高温操作来解决水管理问题，从而提高AEMFC的性能和稳定性。Jiandang Xue et.al High-temperature anion-exchange membrane fuel cells with balanced water management and enhanced stability Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.02.011https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.02.0116.Joule：在p型硅片上实现效率为26.6%的硅异质结太阳能电池 在非晶/结晶硅（a-Si:H/c-Si）界面形成的异质结具有独特的电子特性，可用于硅异质结（SHJ）太阳能电池。超薄a-Si:H钝化层的结合实现了750 mV的高开路电压（Voc）。此外，n型或p型掺杂的a-Si:H接触层可以结晶成混合相，减轻寄生吸收，并提高载流子选择性和收集效率。近日，隆基绿能科技股份有限公司Xu Xixiang、Li Zhenguo等人在p型硅片上实现效率为26.6%的SHJ太阳能电池。1) 作者在晶片上采用了磷扩散吸杂预处理策略，并使用了纳米晶体硅（nc-Si:H）的载流子选择性接触，将p型SHJ太阳能电池的效率大幅提高到26.56%，从而为p型硅太阳能电池建立了新的性能基准。2) 作者详细介绍了该器件的工艺发展和光电性能改善。最后，作者进行功率损耗分析以确定p型SHJ太阳能电池技术的未来发展路径。Xiaoning Ru et.al Silicon heterojunction solar cells achieving 26.6% efficiency on commercial-size p-type silicon wafer Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.01.015https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.01.0157.Nature Communications：电动汽车电池化学影响供应链中断漏洞 由于电动汽车电池化学与四种关键矿物(锂、钴、镍和锰)供应链中断脆弱性之间具有关联关系。鉴于此，来自卡内基梅隆大学Jeremy J. Michalek等人通以下实验对镍锰钴(NMC)和磷酸铁锂(LFP)阴极化学进行了研究比较，方法是:（1）绘制这四种材料的供应链图，（2）计算不同重点国家的每种阴极化学的脆弱性指数，（3）使用网络流优化来约束不确定性。1) 该研究证实，世界供应量在中国很容易受到这两种化学物质中断的影响：80%[71%至100%]的NMC阴极和92%[90%至93%]的LFP阴极包括经过中国的矿物，并且，由于镍、钴和锰在其他国家的重视程度，NMC具有额外的风险；2) 此外，该研究表明，多个供应链阶段的综合脆弱性远远大于单个步骤的脆弱性，降低风险需要解决整个电池供应链的漏洞。 Cheng, A.L., Fuchs, E.R.H., Karplus, V.J. et al. Electric vehicle battery chemistry affects supply chain disruption vulnerabilities. Nat. Commun. (2024).10.1038/s41467-024-46418-1https://doi.org/10.1038/s41467-024-46418-1
8.Nature Rev Mater：电池材料研究领域的价格和性能分析价格和性能分析是研究电池能量存储材料的重要技术，但是价格和性能分析在电池的研究领域的应用非常少见，而且非常容易造成错误认识。在探索材料的阶段进行价格和性能分析研究非常广泛，这有助于电池的相关研究。通过正确使用和详细研究，能够直接帮助选择合适进行商业化的材料。有鉴于此，乌尔姆亥姆霍兹研究所Stefano Passerini等对Na离子电池作为例子，模拟了文献中多种Na离子电极材料的价格，并总结了最有可能的解决方案。1）作者通过使用材料的公开信息和开源软件，展示了分析电池的价格和性能有助于使用实验室研究的数据开发能源存储材料。2）这项综述通过软件分析价格和材料的能量密度，从而将价格和性能分析转变为具有更高价值的电池材料研究方法。这篇综述的目标是说明如何选择具有前景的材料，以及说明改善材料性能的适合的处理方法。作者通过对结果进行定量分析说明降低截至电压和预钠化方法对于价格和能量密度的作用。Innocenti, A., Beringer, S. & Passerini, S. Cost and performance analysis as a valuable tool for battery material research. Nat Rev Mater (2024)DOI: 10.1038/s41578-024-00657-2https://www.nature.com/articles/s41578-024-00657-2
