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突破O3型层状正极界面降解与动力学限制:高性能钠离子电池的关键路径
Highlight本研究通过将喷雾热解(SP)技术与空间限域策略巧妙结合,在快速蒸发的液滴微反应器中实现了钠源与过渡金属(TM)前驱体的原子级均匀混合。这种"域限制合成"设计有效解决了传统"两步法"中钠分布不均的核心问题。Results and discussion图1对比了球磨法(BM-NFM)与喷雾热解法(SP-NFM)的合成路径。传统BM-NFM需经历前驱体制备、钠源球磨等多步工序,易引发结构缺陷与表面碱残留;而SP-NFM通过液滴微反应器一步成型,在<1秒的停留时间内完成Na-TM原子级组装。X射线衍射(XRD)显示SP-NFM具有更尖锐的(003)晶面衍射峰,证实其优异的结晶度。电化
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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综述:Ti₃₃C₂Tₓₓ基材料在钠离子电池中的性能优化与结构设计
Abstract锌粉(ZnP)负极因其优异的加工性能和比表面积优势,在水系锌离子电池(AZIBs)产业化中展现出巨大潜力。然而其固有的枝晶失控和副反应问题严重制约实际应用。研究团队创新采用纳米金刚石(NDs)作为海藻酸钠水凝胶(SAH)改性剂,构建NDs-SAH复合涂层体系。NDs凭借超硬度、化学惰性和功能化表面碳键等特性,显著增强涂层的机械刚性和耐腐蚀性,使ZnP负极在5 mA cm−2电流密度下实现3780小时超长循环,较裸ZnP提升126倍。Introduction传统锌箔负极存在厚度与能量密度的固有矛盾,而ZnP负极可通过粒径调控实现容量精确匹配。但其大比表面积特性反而加剧了Zn2+不
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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临界C-rate条件下外部短路时长对锂离子电池性能及热失控风险的影响机制研究
Highlight本研究采用恒定电流倍率法(区别于传统恒阻法),首次系统探究了临界20C倍率下不同短路时长对NCM软包锂离子电池的影响。通过二次短路实验与微观表征相结合,揭示了"短路时长-电极损伤-热风险"的级联机制,为动力电池安全设计提供了新见解。Experimental system实验系统由防爆测试舱、充放电设备(型号CE-6002n-100V300A-H)、数据采集系统(型号DAQ970A)和排烟装置构成(图1)。防爆舱可有效防护电池燃爆风险,充放电设备能精准控制电流至±0.1A精度,数据采集系统以1Hz频率记录电压/温度数据,排烟装置确保实验环境安全。Determine the cr
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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纳米金刚石-海藻酸钠复合涂层修饰锌粉负极实现水系锌离子电池超长稳定循环
Highlight纳米金刚石(NDs)与海藻酸钠水凝胶(SAH)的协同效应在电化学领域获得突破性发现。通过在锌粉(ZnP)负极构建NDs修饰的SAH人工SEI层(NDs-SA@ZnP),实现了:1.5 mA cm−2高电流密度下3780小时超长循环2.NDs-SA@ZnP||Cu不对称电池在1200次循环中保持99.8%平均库伦效率(CE)Results and discussion当涂层锌粉负极浸入ZnSO4·7H2O溶液时,Zn2+与海藻酸钠的羧基(-COO−)形成永久性"蛋盒"结构(图1a)。傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析显示,NDs通过表面官能团(-COOH/-OH)与SAH分子链
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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纳米金刚石改性海藻酸钠水凝胶涂层实现锌粉负极超长稳定循环(3780小时)
Highlight通过纳米金刚石(NDs)与海藻酸钠水凝胶(SAH)的复合,我们构建了一种机械稳定的多功能界面涂层,有效解决了锌粉(ZnP)负极的枝晶生长和副反应问题。NDs在SAH涂层中发挥关键作用,显著提升了ZnP负极在高电流密度下的循环寿命:(1)稳定涂层结构;(2)减少自由水含量并抑制副反应;(3)促进水合Zn2+的去溶剂化并加速Zn2+传输过程。Results and discussion将涂覆的ZnP负极浸入ZnSO4·7H2O溶液中,Zn2+取代Na+并与SA的-COO−配位,通过Zn2+与海藻酸盐羧基(-COO−)之间的共价键状配位形成永久性“蛋盒”结构(图1a)。NDs最初均
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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基于HMRFO-AAA启发式算法的Z源DC/DC转换器在光伏-混合储能系统中的应用与实验验证
Highlight本研究亮点在于提出创新的混合蝠鲼觅食优化-人工藻类算法(HMRFO-AAA)优化PI控制器,用于直流微网中光伏-混合储能系统(HESS)的母线电压稳定控制。该方案通过Z源DC/DC转换器实现最大功率点跟踪(MPPT),在动态工况下展现出卓越性能。Merit of the proposed novel HMRFO-AAA over conventional MRFO相较于传统蝠鲼觅食优化(MRFO),新型HMRFO-AAA算法通过融合人工藻类算法(AAA)的局部搜索能力,有效解决了MRFO易陷入局部最优、收敛速度慢的缺陷。这种混合策略使系统在应对辐照突变(如从1000 W/m2
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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硼掺杂P2/O3双相Na0.95Mn0.6Ni0.4O2高性能钠离子电池正极材料的构建与机理研究
Highlight层状过渡金属氧化物凭借高容量和低成本优势,成为钠离子电池(SIBs)最具潜力的正极材料。然而,其电化学循环稳定性和空气稳定性较差的问题制约了发展。本研究通过溶胶-凝胶法成功制备P2/O3双相结构的Na0.95Mn0.6Ni0.4O2Bx(x=0-0.04)材料,其中NMNOB-0.02在充放电过程中表现出优异的可逆性和结构稳定性。Conclusions总结而言,通过溶胶-凝胶法制备的硼掺杂P2/O3-Na0.95Mn0.6Ni0.4O2Bx材料中,NMNOB-0.02展现出最佳性能:0.2C下147.5mAh g−1的可逆容量,100次循环后容量保持率73.4%,500次循环
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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钆掺杂与结构稳定性的协同作用:构建长循环寿命Ce2Ni7型储氢合金负极
Highlight钆(Gd)替代与结构退化的相互作用:迈向耐用的镍氢电池负极结论本工作系统研究了Gd替代对La0.83-xGdxMg0.17Ni3.05Co0.3Al0.15(x=0.0–0.5)合金电极高容量和长循环寿命的影响机制,结果表明:1.Gd替代显著调控合金及其氢化物的晶体结构与相结构演变。当x=0.2时,Ce2Ni7型相含量达87.8 wt%,证实Gd部分替代La可促进Ce2Ni7型相形成。2.优化后的La0.63Gd0.2Mg0.17(NiCoAl)3.5合金展现卓越电化学性能:初始放电容量达392.9 mAh g−1,100次循环后容量保持率92.5%,600次循环后仍维持24
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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普鲁士蓝类似物负载NiMoO4纳米针阵列构建高性能非对称超级电容器的研究
Highlight本研究通过溶热法在普鲁士蓝类似物(PBA)表面构建NiMoO4纳米针阵列,开发出具有超高比电容(8.00 mAh cm−2)和优异循环性能(5000次保持87.4%)的复合电极材料。Experimental材料合成与结构如图1所示,选用泡沫镍(NF)作为集流体,通过共沉淀法在其表面生长CoFePBA纳米立方体,再通过水热反应在立方体表面垂直生长NiMoO4纳米针。高温退火后形成的异质结构显著增大了比表面积。Conclusions研究证实,CF-NM正极与活性炭(AC)负极组装的非对称超级电容器(ASC)具有突破性性能:CoFePBA纳米立方体(0.44 mAh cm−2)与N
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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圆柱形电池在低成本塑料支架与镍片集成下的冲击载荷响应:并列与交错排列结构性能对比
Highlight本研究通过实验与数值模拟,系统分析了配备低成本塑料支架和镍片的圆柱形电池在并列与交错排列下的冲击响应。关键发现包括:1.失效序列:塑料支架首先屈服吸能,其次镍片失效,最终电池变形;2.结构优势:并列排列在所有冲击速度下均展现更高刚性,电池变形量较交错结构降低30%;3.短路阈值:模拟显示交错结构在15 m/s冲击时达到短路穿透阈值(径向5.60-7.56 mm),而并列结构全程保持电芯保护。Finite Element Analysis有限元分析揭示了传统实验难以捕捉的细节:•能量分配:并列结构吸能效率比交错结构高22%,应力分布更均匀;•变形控制:镍片在并列排列中通过面内变
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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双协同二硫化钼与碳化钼共催化剂集成石墨相氮化碳实现高效光催化产氢
Highlight本研究成功开发了固态Z型异质结CN.MoSC,其通过双协同机制同步增强光生电子转移与表面反应动力学。材料表征通过煅烧钼酸铵与苯胺杂化前驱体(Mo3O10(C6H8N)2·2H2O)合成Mo2C,并在其表面原位生长MoS2形成核壳结构复合材料。X射线衍射(XRD)显示,CN在13.1°的特征峰对应其典型层间堆积结构。结论优化后的复合材料在可见光照射下产氢速率达3.44 mmol·g−1·h−1,较原始石墨相氮化碳提升688倍,性能超越文献报道的大多数碳氮基光催化体系。该设计为构建高效人工光合系统提供了新思路。
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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双功能邻苯二甲酰胺调控抗老化PbI2用于高效钙钛矿太阳能电池
Highlight本研究揭示PA分子通过双齿配位形成八面体结构(C=O与Pb2+配位,-NH2弱酸性抑制水解),协同调控PbI2前驱体溶液稳定性。其苯环π-π堆叠和偶极相互作用增强分子间作用力,最终获得JSC突破26 mA cm-2、效率23.80%的器件。Result and discussion静电势分析显示PA分子电荷分布特性(图S1),1.5 mg/mL为最佳浓度(图S2)。傅里叶变换红外光谱证实C=O与Pb2+配位(峰位移至1635 cm-1),X射线光电子能谱显示Pb 4f轨道结合能降低0.3 eV,证实电子云密度重分布。ConclusionPA通过螯合作用稳定PbI6八面体结构,
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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基于原位快速凝胶与渗透脱水协同制备石墨烯气凝胶及其压阻传感器应用研究
Highlight本研究通过整合海藻酸钠(SA)-金属离子交联系统、气泡模板和渗透脱水工艺,开发了一种简单快速制备石墨烯气凝胶(GA)的新方法。将氧化石墨烯(GO)纳米片分散在SA与金属离子交联的溶液中,可在常温条件下实现GO的快速凝胶化。为减少干燥过程中水分子对多孔网络结构的破坏,采用渗透脱水技术作为辅助干燥手段,结合常压干燥显著提高了气凝胶的干燥效率和结构完整性。气泡模板的引入通过抵消毛细管力对孔结构的破坏起到关键稳定作用。经高温热还原后,成功获得了高度有序多孔结构的还原氧化石墨烯(rGO)气凝胶,并探索了其在压阻传感器领域的应用潜力。Materials浓硫酸和盐酸购自成都科隆化学品有限公
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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双纤维互锁自支撑I2@AC电极:超高载量设计助力长循环锌碘电池
Highlight本研究开发了一种高性能双纤维互锁粘结剂系统,通过结合阳离子纤维素衍生物(P10)和细菌纤维素(BC),构建了具有超高碘载量的自支撑I2@AC正极。BC与P10之间的机械互锁和氢键协同作用形成了坚固的3D网络,使电极在32 mg cm−2的超高载量下仍保持结构完整性。Results and discussion纯粘结剂薄膜的力学测试显示,溶胀后的BC薄膜强但脆,而BC-P10复合薄膜兼具高强度和柔韧性(断裂伸长率提升300%)。这种特性使得电极在超高载量下仍能抵抗开裂。电化学测试表明,BC-P10粘结的正极在常规载量(2-3 mg cm−2)下比传统PVDF粘结正极容量提升21
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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锰掺杂调控氧空位构筑高性能镍草酸盐超级电容器材料
Highlight通过简易水热法在镍草酸盐(NiC2O4)中实现锰(Mn)掺杂诱导氧空位,精准调控电子结构,为高性能超级电容器电极材料设计提供新范式。Preparation of Mn-doping NiC2O4 materials采用"一锅法"水热合成策略:将NiCl2·6H2O、MnCl2·4H2O与草酸(H2C2O4)在5%乙醇溶液中120℃反应10小时,通过调节Mn2+/(Ni2++Mn2+)摩尔比控制氧空位浓度。Structure and morphology characterizationX射线衍射(XRD)显示所有样品均保持单斜晶系NiC2O4·2H2O结构(JCPDS 25-
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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锰掺杂调控草酸镍氧空位工程构建高性能混合超级电容器
Highlight过渡金属草酸盐作为超级电容器电极材料虽备受关注,但其电荷存储性能不足制约实际应用。本研究创新性提出通过锰(Mn)掺杂在NiC2O4中构建适度氧空位,成功制备出高性能正极材料MnNiC2O4。结构表征XRD分析显示MnNiC2O4保持单斜晶系结构(JCPDS no.25–0581),Mn2+通过取代Ni位点引入氧空位,其含量可通过Mn掺杂量精准调控。性能优势优化的Mn(0.25)NiC2O4展现出:•超高比容量(634.3C g−1 @1 A g−1)•优异的循环稳定性•组装的MnNiC2O4//AC混合超级电容器能量密度达36.2 Wh kg−1机制解析密度泛函理论(DFT)
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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自支撑Co3Fe7纳米颗粒-碳纳米管复合氧电催化剂的制备及其在锌空气电池中的应用研究
亮点本研究通过表面活性位点生长策略,成功制备了具有垂直生长碳纳米管(CNTs)和均匀分散FeCo合金纳米颗粒的自支撑碳基催化剂。碳基底为活性位点提供了连续导电通路,而CNTs的独特形貌平衡了不同催化反应过程中的传质需求。材料实验采用自制石墨烯,聚丙烯腈(PAN)、无水甲醇和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)购自天津晶东天正精细化工试剂厂。二甲基咪唑、氢氧化钾、六水合硝酸钴和九水合硝酸铁购自上海阿拉丁生化科技公司。商业Pt/C(20 wt%)和RuO2用作性能对比基准。催化剂表征如图1所示,FeCo@CP-1:1及其对照样品的制备过程采用涂布机制备PAN薄膜作为基底,通过调控金属比例实现Fe掺杂ZI
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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氧亲和性CeOx介导非晶/晶界异质界面原位重构增强羟基覆盖度与活性位点抗溶出性能助力高效碱性析氧
Highlight提升阳极羟基(OH)覆盖度并抑制活性金属位点溶出,是开发高效耐用碱性析氧反应(OER) electrocatalysts的关键。本研究通过非晶态氧化铈(CeOx)介导的非晶/晶界异质界面工程,显著增强CeOx/Mo-NiSx催化剂的OH覆盖度与抗溶出性能。CeOx的亲氧表面促进OH−吸附,驱动NiSx原位重构为羟基氧化镍(NiOOH),其**OH覆盖度提升显著加速OER动力学;同时异质界面调控使Ni 3d能带上移,强化Ni-O共价键,有效抑制高活性Ni位点溶出。材料与方法实验采用六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)、四水合钼酸铵等试剂,通过三步法合成CeOx/Mo-NiSx:
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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钴/氮化钴纳米颗粒嵌入硫氮共掺杂碳材料作为双功能电催化剂用于氧还原和氧析出反应
随着化石燃料储量减少和环境问题加剧,开发高效可持续的能源转换技术迫在眉睫。氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)是金属-空气电池和燃料电池等能源器件的核心过程,但其缓慢的动力学和复杂机制严重制约了器件性能。目前,贵金属催化剂如Pt/C(ORR)和RuO2(OER)虽性能优异,却面临成本高、资源稀缺、甲醇耐受性差等瓶颈。因此,设计兼具高活性、稳定性和成本效益的双功能非贵金属催化剂成为研究热点。过渡金属(如Co、Fe、Ni)及其化合物因其电子结构可调、储量丰富等优势备受关注。其中,钴基材料因CoII/CoIII氧化还原电位(1.23 V)接近氧还原电位而表现出独特优势。近年研究发现,将钴物种与
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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基于席夫碱反应构建核壳结构Ce-MOF纳米材料用于pH响应型自修复防腐涂层研究
Highlight本研究通过氧化TA与PEI的席夫碱反应构建核壳结构Ce-MOF纳米容器(CTAP),其PEI外壳作为酸响应"门控系统",在pH降低时触发TA缓蚀剂的智能释放。这种动态可逆的化学设计解决了传统纳米容器缓蚀剂自发泄漏的难题。Self-healing mechanism of CTAP-EP首先,图17展示了CTAP-EP的自修复机制。作为填料的CTAP能使环氧树脂(EP)涂层更致密,显著延长侵蚀介质到达金属基底的路径。与普通EP相比,CTAP-EP展现出更强的被动防护性能。当涂层受损时,金属基体开始腐蚀。图17a展示碳钢的电化学过程,图17b-c则揭示其主动防护机制:局部酸性环境
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07