【西安交大科研人员采用新颖的“吹泡泡”法，在钾离子电池领域取得重要进展】
由于地壳中锂资源（0.0017 wt%）和钴资源（0.001 wt%）非常有限且分布不均，难以满足当今高速发展的电动汽车等市场对高比能电池的迫切需求，钾离子电池（PIB）被认为是在低速电动车和规模储能等应用中部分替代锂电池的有力竞争者。然而，循环应力导致的电极材料结构破坏和钾离子（K+）在电池中的电极反应和扩散动力学受限等问题阻碍了钾离子电池的实用化进程。在已知的各类电极材料中，过渡金属氧化物和硫属族化合物具有较高的理论比容量（通常大于400 mAh/g）。其中，来源广泛、成本低廉且低毒性的铁基材料备受研究者青睐。但受其本征物理化学的限制，难以兼顾快速的电荷传导与结构稳定性。清楚了解钾离子与电极材料活性物质之间的电化学反应机理与反应中间相的特征，是设计高性能电极材料的关键，但目前人们对其认知还十分有限。
(资料图片仅供参考)
针对上述问题，西安交通大学化学学院高国新副教授、丁书江教授与剑桥大学石墨烯中心郗凯博士合作，采用一种新颖的“吹泡泡”法制备出氮掺杂碳包覆的铁基硫属族化合物二维纳米复合材料（[emailprotected]），表现出优异的钾离子电池性能和应用前景。在0.1 A/g电流密度下进行钾离子半电池充放电测试，可逆比容量达到525.5 mAh/g；在10 A/g的高电流密度下的可逆比容量仍有154.7 mAh/g，循环寿命长达5000圈。与正极匹配后的钾离子全电池经120次循环后，容量保持率超过88％，库仑效率超过99.9％。密度泛函数（DFT）计算表明，硫化铁（FeS2）比硒化铁（FeSe2）表面更有利于钾离子的吸附和扩散，嵌钾中间相对钾离子吸附更强；氮掺杂碳包覆层进一步增强了电极材料和钾离子的相互作用。本工作提出的高性能电极材料设计思想和电化学反应机理研究为开发可实用化高性能电极提供了借鉴。
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交流驱动库仑耦合双量子点中的电荷和能量转移
研究库仑耦合双量子点系统中电荷和能量流的动力学时，当两个点中只有一个由调制其能级的时间周期门绝热驱动时。尽管库仑耦合不允许点之间的电子转移，但它可以在点之间进行能量交换，从而在未驱动的点中引起电荷的时间变化。
我们在平均场内使用时间相关的从动自旋 1 公式来描述低温下电子相互作用的影响，该公式有效地捕捉了强相关的主要影响以及驱动的动态特性。我们发现由于点间电子之间的相互摩擦而在未驱动点中感应的电流与在绝热驱动点中产生的电流具有相同的顺序。有趣的是，高达 43% 的交流电源注入的能量可以从驱动点转移到非驱动点。我们通过研究库仑相互作用对栅极驱动的量子点电阻的影响来完成我们的分析。
介绍
自 20 世纪 70 年代后期以来，通过库仑相互作用耦合的导体传输研究是一个很有前途的研究领域，当时 Pogrebinskii 提出了一种测量固体内部特性的替代方法，该方法涉及两个电隔离的 2D 导体（或层）放置得很近一起。
测量协议基于属于不同导体的电荷载体由于远程相互作用而感受到的相互摩擦（即，库仑介导的散射过程）。在这些散射过程中，动量和能量可以在层与层之间传递，尽管彼此之间是电隔离的。
这种相互摩擦的一个显著影响是库仑阻力，其中在一个未偏置的导体（称为“无源”导体）中感应出充电电流，只需对另一个导体（“有源”导体）施加偏置导体）。这种效应已在各种系统中得到广泛研究，从分层导体到更小尺寸的系统如耦合量子线甚至双量子点结构。特别是，参考文献中报道了由库仑耦合量子点组成的系统的实验研究。
更有趣的是，由于库仑耦合物体之间的能量传递，不仅可以在无偏导体中感应出充电电流，还可以感应出热量和能量流。近年来，由于有可能利用这种能量转移来开发新型纳米技术，这种现象重新点燃了理论界和实验界对库仑耦合器件的兴趣，尤其是在它们的热力学方面。一些示例是单电子热二极管、独立量子制冷机的实现，以及西拉德发动机、能量收集器在实验室中的实现，如以及自主的麦克斯韦妖通过使用信息将热能转化为功。
在解决库仑耦合系统中热传输和熵产生研究的最新作品中，我们找到了参考文献。用于双量子点电路，在耦合库仑阻塞金属岛和量子线的情况下。
在这项工作中，我们关注几个归结为一个主要问题的现象，即如果有源导体由时间相关的门驱动而不是偏置电压或热梯度会发生什么？自然问题涉及库仑耦合给出的摩擦对低温下量子泵浦范围的影响、能量耗散和库仑耦合点之间的能量转移效率。
研究基本设置中随时间变化的电荷和能量传输，这可以通过实验实现，如图 1所示。它由两个库仑耦合的量子点组成，即主动点和被动点，它们与两个处于相同温度和化学势的电子库串联耦合。只有活性量子点是由绝热时间周期局域门的应用驱动的，该局域门在储层的费米能量附近移动其能级。
从理论的角度来看，由偏置电压或热梯度驱动的库仑耦合量子点系统以前主要通过主方程方法的资源进行研究，在与储层与温度和库仑相互作用U 相比可以忽略不计。结果还通过使用非平衡非交叉近似 (NCA) 来呈现相当高的温度，因为这种方法在低于特征 Kondo 温度的极低温度下失败。另一方面，在类似系统中以及在存在绝热时间相关驱动的情况下，主方程的使用在参考文献中得到了解决。在低温和小的相互作用U，，参考文献。
表明提供了最可靠的描述。然而，在这项工作中，我们专注于一个不同的有趣机制，其中温度非常低且相互作用UU≪ΓU/Γ大于杂交。为了描述后一种情况下的绝热驱动相互作用系统，我们使用参考文献中的平均场从动自旋 1 方法。有效地捕捉了库仑耦合的主要影响以及驱动的动态特性。正如我们在下面讨论的那样，从动自旋方法实现了一个适合处理强电子-电子相互作用的平均场。
近日，华为技术有限公司公开“一种硬碳负极材料、锂离子电池及其制备方法和应用”专利，公开号为CN112645300A。
专利摘要显示，该发明公开了一种硬碳负极材料、锂离子电池及其制备方法和应用。该发明制得的硬碳负极材料属于典型的无定型炭，热解收率高，其作为负极材料制备得到的锂离子电池的首次可逆容量高，首次库伦效率高，且性质稳定，批次一致性良好。
制备方法包括以下步骤：
碳源前驱体粉体与添加剂经交联反应，制得改性碳源前驱体；添加剂包括交联剂、改性剂和分散助剂；
将改性碳源前驱体依次经热处理、降温、与富锂剂混合后，制得改性硬碳前驱体；
将改性硬碳前驱体经真空碳化，即得硬碳负极材料。
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