【Xi交通大学研究人员采用新颖的“吹泡”方法在钾离子电池领域取得重大进展】

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匀，难以满足当今快速发展的电动汽车和其他市场对高比能量电池的迫切需求。钾离子电池（PIB）被认为是在低速电动汽车和大规模储能等应用中部分取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损伤以及钾离子（K+）在电池中有限的电极反应和扩散动力学阻碍了钾离子电池的实用化进程。在各种已知的电极材料中，过渡金属氧化物和硫族化合物具有较高的理论比容量（通常超过400 mAh/g）。其中，来源广泛、成本低、毒性小的铁基材料备受研究者青睐。然而，由于其固有的物理和化学限制，很难兼顾快速电荷传导和结构稳定性。清楚地了解钾离子与电极材料活性物质之间的电化学反应机理和反应中间相的特性是设计高性能电极材料的关键，但目前人们对它的了解还非常有限。

针对上述问题，交通大学化学学院高副教授和教授与剑桥大学石墨烯中心凯凯博士合作，采用新颖的“吹泡”法制备了氮掺杂碳包覆二维铁基硫系纳米复合材料（FeS2@NC），展示了钾离子电池的优异性能和应用前景。钾离子半电池在0.1 A/g电流密度下进行充放电测试，可逆比容量达到525.5 mAh/g；在10 A/g的高电流密度下，可逆比容量仍为154.7 mAh/g，循环寿命长达5000次。与正极匹配的钾离子电池经过120次循环后，容量保持率和库仑效率超过88%和99.9%。密度泛函（DFT）计算表明，硫化铁（FeS2）表面比硒化铁（FeS2）表面更有利于钾离子的吸附和扩散，钾嵌入中间比钾离子更强吸附。掺氮碳涂层进一步增强了电极材料和钾离子之间的相互作用。该工作提出的高性能电极材料设计思路和电化学反应机理研究为实用化高性能电极的开发提供了参考。

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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

当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。虽然库仑耦合不允许电子在点之间转移，但它可以在点之间交换能量，从而导致未驱动点中电荷的时间变化。

我们使用含时驱动自旋1公式来描述平均场中低温下电子相互作用的影响，该公式有效地捕捉了强关联的主要影响和驱动的动力学特性。我们发现，由于点之间的电子相互摩擦而在非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数量级。有趣的是，交流电源注入的高达43%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门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年代末以来，库仑相互作用耦合的导体传输研究一直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，该方法涉及两个非常靠近的电绝缘2D导体（或层）。

测量协议基于属于不同导体的电荷载流子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间传递，尽管它们彼此之间是电隔离的。

这种相互摩擦的一个重要影响是库仑电阻，即通过简单地将一个偏置导体施加到另一个导体（“有源”导体）上，在一个未偏置的导体（称为“无源”导体）中感应出充电电流。这种效应在各种系统中得到了广泛研究，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。特别地，在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转移，在未加偏压的导体中不仅可以感应出充电电流，还可以感应出热和能量流。近年来，由于利用这种能量转移有可能开发新的纳米技术，这一现象重新点燃了理论界和实验界对库仑耦合器件的兴趣，特别是对其热力学的兴趣。一些例子是单电子热二极管和独立量子制冷机的实现，以及实验室中szilard发动机和能量收集器的实现，如麦克斯韦妖利用信息将热能转化为功。

在解决库仑耦合系统中热传递和熵产生研究的最新工作中，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，我们关注了常识网络的几个现象，这些现象归结为一个主要问题，即如果有源导体由与时间相关的栅极而不是偏置电压或热梯度驱动会发生什么？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。

研究基本设置中的时变电荷和能量传输，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，即一个活性点和一个被动点，它们在相同的温度和化学势下与两个电子库串联耦合。只有活性量子点通过应用绝热时间周期局域门来驱动，这种局域门使它们的能级围绕库的费米能级移动。

从理论角度来看，由偏压或热梯度驱动的库仑耦合量子点系统主要通过主方程方法进行研究，与库温度和库仑相互作用相比可以忽略不计。因此，使用非平衡非交叉近似（NCA）也可以获得相当高的温度，因为该方法在低于特征近藤温度的极低温度下失败。另一方面，在类似的系统中，以及在存在绝热时间相关驱动的情况下，参考文献中已经解决了主方程的使用。在低温和小的相互作用下。

表示提供了最可靠的描述。然而，在这项工作中，我们专注于一种不同的有趣机制，其中温度非常低，相互作用UU γ U/γ大于杂化。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驱动自旋1方法。有效地捕捉了库仑耦合的主要影响和驱动器的动态特性。正如我们下面讨论的，驱动自旋方法实现了一个适用于处理强电子-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，本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。该方法制备的硬碳负极材料属于典型的无定形碳，热解产率高；使用该硬碳负极材料制备的锂离子电池首次可逆容量高、首次库仑效率高、性能稳定、批次一致性好。

该制备方法包括以下步骤:

将碳源前驱体粉末与添加剂进行交联反应制备改性碳源前驱体；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进行热处理、冷却并与富锂剂混合，制得改性硬碳前驱体；

将改性硬碳前体在真空中碳化，得到硬碳负极材料。

本文库仑效率、库仑效率和能量效率就讲到这里，希望对各位家长有所帮助。

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