二维负热膨胀新型红色荧光粉的热增强发光及其在高品质白光LED中的应用

《Journal of Alloys and Compounds》：Thermally boosted luminescent from a novel red phosphor with two-dimensional negative thermal expansion for High-Quality WLEDs

本综述系统分析了多价金属离子（MMIs）在能源存储系统（ESS）中的最新进展，重点探讨了材料设计、电解质工程及内在机制（如离子扩散势垒、溶剂化效应）。文章创新性地整合机器学习辅助材料筛选与界面工程策略，对比分析了水系/有机/固态电解质（离子电导率：0.5–1 S/cm至10??–10?3 S/cm）的性能边界，并评估了多价离子储能技术在电网储能、可穿戴设备等场景的应用潜力与挑战（如电极降解、枝晶生长）。

　　

Highlight

多价金属离子（MMIs）如Zn2?、Mg2?、Al3?和Ca2?，因其高理论容量（例如Zn：820 mAh/g，Al：2980 mAh/g）、成本效益和安全性，在能量存储系统（ESS）中备受关注。本综述及时全面地分析了基于MMI的ESS的最新进展，聚焦于材料设计、电解质工程和潜在机制。我们系统总结了提升正极材料（如层状氧化物、聚阴离子化合物和有机电极）和负极材料（包括金属、合金和插层型电极）性能的创新策略，重点展示了已实现的循环寿命改进。此外，我们批判性审视了各种电解质系统——水系（电导率约0.5–1 S/cm）、有机系（约1–10 mS/cm）和固态（约10??–10?3 S/cm）——在界面稳定性和离子传输动力学方面的优劣。文章阐明了关于离子扩散势垒、溶剂化效应和界面电荷转移的机理见解。评估了MMI-ESS在电网规模存储、可穿戴电子设备（如柔性健康监测器）和微型设备（如嵌入式传感器）等具体用例中的应用潜力，同时应对电极降解、金属枝晶生长和界面不稳定性等挑战。最后，提出了前瞻性策略，包括机器学习辅助材料发现、界面工程和先进表征技术，以加速多价离子基储能技术的商业化。

Materials for MIES

材料选择对MIES设计至关重要。本节将详细探讨金属离子的类型和特性、电极材料、电解质材料以及界面材料和改性技术。多价金属离子电池（MIBs）通常使用Mg、Zn、Ca和Al等元素作为负极材料，这些元素在地壳中相对丰富，具有大规模储能潜力[9], [15]。然而，这些离子的化学复杂性...

Working mechanism

多价MIBs的工作机制涉及几个关键过程，包括电化学能量存储机制、多价离子的传输和扩散以及电极/电解质界面反应。这些过程对实现高性能储能设备至关重要。电化学能量存储机制主要基于Mg2?、Ca2?和Zn2?等金属离子（MMIs）在电极材料中的嵌入和释放[150]。这一...

Innovation and technological progress

在MIES领域，创新和技术进步对于推动性能提升和拓展应用至关重要。当前研究的重要方向包括电极材料的创新设计、电解质的改进以及静电纺丝技术的应用[187]，还包括高容量高效率负极材料的开发、电解质调控以及新型电池系统的创建。这些进展代表了...

Performance Optimization and Application

性能优化对于实现多价金属离子能量存储（MIES）系统的广泛应用至关重要。能量密度（ED）、功率密度（PD）、循环寿命（CL）和安全性的提升对于满足多样化应用场景的需求至关重要[182]。多价金属离子电池（MIBs）因其高理论ED和长CL而备受关注。然而，基本的电化学挑战，例如枝晶生长机制...

Application prospects and challenges

多价MIBs因其高ED、高PD和超长CL而展现出广阔的应用前景[230]。它们结合了电池级能量密度和超级电容器级倍率性能。Mg、Ca、Al和Zn在地壳中的高丰度进一步凸显了它们满足未来大规模储能需求的潜力。然而，发展面临挑战，包括技术复杂性、正极材料中电荷存储机制不明确以及...

Conclusion

本文综述了多价金属离子能量存储系统这一新兴储能技术的研究进展，重点介绍了其独特的能量存储机制和卓越性能。在现代技术需求的背景下，这些系统因其高能量密度、快速充放电能力和长循环寿命而受到广泛关注。通过对钒、锰、锌、镁等金属...