三周专利更新 – 免费版本

一种固态锂金属电池单元在固态电解质层与锂金属负极之间设置了一层聚（离子液体）层。该层将聚（离子液体）与锂盐结合，在介于界面之间传导Li⁺的同时，减少锂金属与硫化物固态电解质之间的副反应，并降低树枝状晶体生长的风险。

该中间层由丙烯酸酯基咪唑聚(离子液体)和LiTFSI组成，单体与盐的摩尔比为4 : 1，通过原位热聚合形成。将咪唑鎓单体与LiTFSI的前驱体溶液与3 mass%（以单体质量计）的偶氮二异丁腈（AIBN）引发剂混合，通过滴注法涂覆在Li₆PS₅Cl固体电解质压片上，并与锂金属负极接触。该电池在氩气氛围下（60°C，12小时）进行聚合，形成30 μm的介层。正极由LiNbO₃包覆的NCM811、Li₆PS₅Cl、丁腈橡胶（NBR）粘合剂和炭黑（70 : 27.5 : 1.5 : 1）组成。

该聚（离子液体）隔层电池展现出172 mAh/g的首次放电容量、90.1%的首循环库仑效率以及92%的100次循环容量保持率（0.33 C， 25°C，5 MPa，2.6–4.3 V），而未添加中间层的电池相应数值分别为142 mAh/g、74.3%和30.2%。在该层中引入未聚合的离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑鎓双（三氟甲磺酰）亚胺）后，这些数值分别提升至175 mAh/g、92.1%和94%。未发现关于该中间层离子导电性的数据。

开发了一种具有晶体硅芯和非晶碳壳的核壳结构硅碳纳米线负极材料，在单个高温真空炉中依次完成了纳米线的生长和碳包覆。二氧化硅（SiO₂）粉末和木炭粉作为硅源和还原剂，聚酰亚胺作为碳壳前驱体。

将SiO₂粉末（300目）和木炭粉按1:3的摩尔比与无水乙醇混合，并在4 MPa压力下压制成坯体。对坯体进行氮气置换，抽真空至−10 Pa，然后以10°C/min的升温速率加热至1,100°C，并保持240分钟。在高温下，木炭将SiO₂还原为气态的SiO和一氧化碳，这些气体迁移至炉内冷凝区，在那里生长出晶体硅纳米线。

将炉温冷却至300°C，用氩气（60 sccm）将气化的聚酰亚胺前驱体输送至反应室，并在纳米线上沉积60分钟。停止前驱体输送并进行吹扫后，将反应室加热至 800°C 并保持 90 分钟，使聚合物分解并碳化成非晶碳壳。所得材料的硅含量为 50 质量百分比，硅芯直径为 10–20 nm，碳壳厚度为 15 nm。

在半电池实验中，该材料的首周充电量为1,650 mAh/g，首周效率为89.5%，经50次循环后的容量保持率为89.2%；相比之下，未制备碳壳的对照硅纳米线材料的相应数值分别为2,300 mAh/g、70%和45%。

图：芯壳结构硅-碳纳米线的HR-TEM（高分辨率透射电子显微镜）图像（实例1），显示晶体硅芯被非晶碳层包覆（刻度尺：5 nm）。

将多晶NMC前驱体（D₅₀：10–20 μm）与未经研磨的氢氧化锂（D₅₀ ≥ 150 μm）通过低剪切混合进行混合，从而避免了先前研究中使用的锂源研磨工艺。将混合物预热（200–300°C）以去除水分，在低于烧结温度的均质化温度（250–500°C）下加热，然后进行烧结（700–900°C，8–14 h）。

在均质化温度下，大颗粒氢氧化锂熔融并包覆前驱体，该专利指出这正是无需预先研磨即可实现均匀锂化的原因。热重分析和差示扫描量热法证实，氢氧化锂在 400–490°C 范围内熔融。扫描电子显微镜（SEM）图像显示，与未经研磨的氢氧化锂进行均质化处理后，NMC 结构均匀。

在组装电池中（0.05 C，2.7–4.3 V），均质化材料的0.05 C放电容量为224.5 mAh/g，0.33 C放电容量为207 mAh/g，1.0 C充电容量为198.2 mAh/g；而采用经研磨的氢氧化锂制备的材料，其相应数值分别为224.6、 207 及 198.4 mAh/g。

图：与未经研磨的氢氧化锂均质化后的 NMC 材料的 SEM 图像，显示出均匀的形态。

为解决铂合金催化剂在酸性条件下过渡金属析出并污染膜而导致的耐久性差问题，开发了一种用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极的氮掺杂铂-镍氧还原反应（ORR）催化剂，该催化剂表面涂覆有氮化碳（CN）层。

该催化剂具有核-壳结构：氮掺杂的Pt/Ni核心被一层薄铂壳（1–4个铂单层）和外层碳氮化物层包覆，并负载在介孔碳载体（MPC-HPDA；孔径主要为2.0–8.0 nm）上。涂层为 CN_x，其 N : C 摩尔比为 0.1 ≤ x ≤ 4；纳米颗粒的平均直径为 1.5–8.0 nm。

CN_x-PtNiN的合成方法是：将铂和镍乙酰丙酮酸盐、尿素以及介孔碳分散在丙酮中，然后在镍与尿素的比例为1 : 5 to 1 : 10的条件下，在氩气流中于~500°C for ~2 h退火。X射线衍射测得颗粒尺寸为1.8–3.0 nm（样品S1–S5），X射线光电子能谱（XPS）检测到C–N键而未检测到C–C键，证实了碳氮化物涂层的存在（上图）。

据推测，氮掺杂可改变铂的电子结构，而碳氮化物涂层则能保护纳米颗粒免受团聚、溶解和离子聚合物中毒的影响。经过加速应力测试（10,000个方波循环，0.6–1.0 V）后，CN_x-PtNiN的质量活性保留率比未涂层的PtNiN对照样品（样品S6，在不含尿素的NH₃环境中退火）高出14%（下图）。未报告绝对质量活性或极化曲线数据。

CN_x-PtNiN：碳氮化物涂层氮掺杂PtNi催化剂
PtNiN：未涂层氮掺杂PtNi对照催化剂（样品S6）
上图：XPS C 1s 光谱（x 轴：结合能 [eV]；y 轴：强度 [a.u.]），显示存在 C–N 峰而无 C–C 峰，证实了碳氮化物涂层的存在
下图：未经涂层的 PtNiN 与 CN_x-PtNiN 在加速应力测试后的质量活性保留率（%）（改善了 14%）