近日,Ceder課題組在新型富鋰材料正極的研究中(Nature2018,556,185-190)取得了重要成果,展望展走如圖五所示。
(b)雙拉強化后的性能提升來源于荷載組元比例的顯著提升,年增以及滑移開啟的顯著延遲。量配圖4.雙拉強化碳納米管纖維的二維原理示意圖。

再結合、向何對比廣角X射線衍射(WAXD)對組元取向度的分析,向何以及基于纖維FIB切面的孔隙率分析等,他們發現傳統的基于取向度和緊實度的原理框架并不足以解釋超強酸相關的強化過程。(a?vs?b)纖維的FIB橫切面顯示緊實度在強化后得到顯著提高,展望展走(c?vs?d)TEM觀察顯示碳納米管網絡有序度明顯增加,碳納米管集成為有序的粗大管束。(a)原始纖維中只有很少量組元在承受載荷,年增且組元小應變就誘發滑移。

量配圖2.雙拉強化前后碳納米管纖維的微觀形貌對比。向何圖3.?利用原位拉伸偏振拉曼光譜測量碳納米管纖維中組元的應變分布情況。

展望展走相關研究成果最近以Simultaneouslyenhancedtenacity,rupturework,andthermalconductivityofcarbonnanotubefibersbyraisingeffectivetubeportion為題發表在Science子刊ScienceAdvances【Sci.Adv.2022,8(50),eabq3515】上。
他們基于浮動催化法CVD(FCCVD)連續大批量制備的、年增較低質(IG:ID~5)、年增大線密度(~0.5tex)的碳納米管纖維原材料,采用雙拉強化的工藝,也即先在超強酸(氯磺酸)中充分拉伸,有效梳理卷曲、纏繞、排布混亂的碳納米管組元,再在氯仿中拉伸緊致擠出殘余的超強酸,增加管間相互作用,使強化后的纖維同步實現比強度3.30N/tex、比模量134N/tex、斷裂能70J/g和熱導率354W/m/K的優異綜合性能。DDT的摻雜可以氧化Spiro-OMeTAD空穴傳輸層,量配提高空穴傳輸層的疏水性,量配通過配位將LITFSI固定在空穴傳輸層并維持其結構穩定性,還可以抑制離子遷移,因此器件的濕度、光、熱穩定性得以大大提升,為鈣鈦礦太陽能電池的商業化提供了指導。
人們試圖在空穴傳輸層中摻雜其他材料,向何開發無摻雜的空穴傳輸材料來解決問題,但是制備出的太陽能電池效率卻并不能達到記錄效率。第一作者為XuLiu,展望展走通訊作者為XiaojingHao,MartinGreen教授,展望展走通訊單位為澳大利亞新南威爾士大學,相關文章以Perovskitesolarcellsbasedonspiro-OMeTADstabilizedwithanalkylthioladditive發表在NaturePhotonics上。
盡管如此,年增摻雜的可控性及暴露在外界刺激下的Spiro-OMeTAD穩定性限制PSCs長期穩定性及商業化應用。受到鋰離子電池中硫醇能夠保持結構穩定性的啟發,量配本文作者嘗試添加1-十二烷基硫醇來解決Spiro-OMeTAD的Li摻雜帶來的問題。
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