新型电极材料

在全球能源转型的驱动下，寻找高效、安全且可持续的储能解决方案成为各国共同关注的重点。随着可再生能源的大规模应用，储能技术的重要性愈加凸显。现有的储能技术，如锂离子电池虽然在市场中占据主导地位，但其安全性问题一直备受争议，尤其是易燃电解质带来的潜在风险。各国研究团队正积极探索新的储能技术，以克服现有技术的缺陷，推进能源存储系统的发展。

东京都立大学的科学家开发了一种用于深紫外（DUV）发光二极管应用的新型电极材料。他们使用尖端的沉积技术，在添加了钽的氧化锡和氧化锗合金上形成薄膜，发现它们表现出优异的导电性和前所未有的DUV光透明度。新电极有望对工业产生影响，因为相同的波长用于杀菌过程和微芯片的制造。研究成果发表在Chemistry of Materials上。

为了实现电影中经常看到的人工智能系统和自动驾驶系统，在日常生活中，作为类脑处理器必须能够处理更多的数据。然而，作为计算机处理器的重要组成部分的基于硅的逻辑器件具有随着小型化和集成化的进步处理成本和功耗增加的局限性。

根据发表在《合金与化合物杂志》上的一项新的研究，关于全电动汽车最令人担忧的问题之一–电池容量–将很快变得没有意义，这要归功于一种新型纳米材料，它能够使锂离子电池的容量增加三倍并延长其使用寿命。

日本的一个研究小组最近通过结合硫酸锂和钌酸锂开发了一种用于全固态电池（ASSB）的新型电极材料，从而提高了性能。有关他们工作的公开访问论文发表在《科学进展》上。

作为一种高能量密度储能器件，锂离子电池不仅已经广泛应用于消费电子领域（如笔记本电脑、智能手机），而且也适合用于电动车中的动力电池。正极是锂电池最为重要的组成部分。在正极材料的研究中，当电子在空间上局域分布并与晶格耦合将形成极化子，极化子现象近些年逐渐引起人们更多关注，主要是因为其减弱电子导电性，不利于电子传导。研究极化子的形成机理以及如何调控极化子来提高电子导电性，逐渐成为锂离子电池正极材料研究的重要课题。

中国科学技术大学工程科学学院热科学和能源工程系朱锡锋教授研究团队提出“废弃生物质制备高性能超级电容器电极材料”的新方法，采用农林废弃物热解获得的重质生物油（HB）和厨余垃圾中的小龙虾壳，通过简单的合成即可制备高性能超级电容器的电极材料。

橡树岭国家实验室（ORNL）的研究人员开发了一种新型无钴阴极，有潜力替代当今为电动汽车和消费电子产品供电的锂离子电池中常见的钴基阴极。

研究高容量富锂正极材料对于发展高能量密度、低成本动力电池具有重要促进作用。如何进一步抑制氧的释放、提高安全性是这类高比容量正极材料商业化应用的关键。北京大学工学院夏定国课题组对富锂正极材料开展多年的研究，取得新的进展。

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员刘健团队与中国科学技术大学教授宋礼、悉尼科技大学副教授刘浩及教授汪国秀团队合作，制备出N掺杂空心多孔碳负载Co单原子纳米反应器（CoSA-HC）。该反应器作为锂-硒电池正极，表现出较高的放电容量、较好的倍率性能和循环稳定性，其库仑效率接近100%，为金属-硫族电池（MCB）电极的设计提供新思路。

钴酸锂（LiCoO2）是较早商业化的锂离子电池正极材料，其具有很高的材料密度和电极压实密度，使用钴酸锂正极的锂离子电池具有较高的体积能量密度，因此，钴酸锂是消费电子用锂离子电池中应用最广泛的正极材料之一。

氢将成为未来的主要能源，它可以由能再生、又能持续的资源——“水”产生，能为气候保护做出重要贡献，并替代化石燃料。氢被视作未来的主要能源载体，但目前尚无有效的工艺方法廉价地制氢，如何环保、安全和廉价地制氢成为一大课题。柏林亥姆霍兹中心（HZB）的马塞尔·里施（Marcel Risch）和他的团队提出了新思路改善现有的水电解技术，即把水化学分解为氢和氧的工艺。

美国阿贡国家实验室研究人员自主研发了阳极复合材料。该材料主要由黑磷和导电碳化合物组成，其中黑磷是一种理论上容量很高的导体。研究人员表示，磷的能量容量很高，库伦效率也很高，超过90%，这意味着阳极材料和电解质之间几乎不会发生副反应，在电池初始充放电循环中锂的损失并不多。在证明了黑磷复合材料具有稳定性后，该团队正在研究主要由红磷制成的复合材料，而且该材料也显示出很有发展前景的结果。

卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员发现了一种新型阳极材料，可用于特别安全和耐用的高性能电池。该研究发表在《自然通讯》杂志上。

近期，中国科学院上海硅酸盐研究所先进材料与新能源应用研究团队在高比电容少层介孔碳电极材料的宏量制备方法、极速储放能的高比容量黑色二氧化钛电极材料、超高倍率电容式储能的纳孔氧化铌基单晶等方面取得系列进展，支撑了融合“电容+电池”储能优点的高能量和高功率储能器件性能实现突破。

阿尔托大学的研究人员首次使用二氧化碳生产电池保护涂层，未来此类涂层可以延长电池的寿命，并让利用更高效的新电池材料成为可能。除了增加电池的耐久性，人工SEI还可以使用更高效的新型电极材料。电池总是由两个电极组成，每个电极都有自己的特性，会影响到电池的性能。

作为一种相对稀有且贵重的重金属，钴在当今锂电池中起着至关重要的作用。然而德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们，已经想到了一种完全未用到钴元素、但性能又媲美传统锂电池的新型电极。除了节省制造成本，还对从事采矿工作的人员和环境保护都具有重要的意义。