AEM：阳离子空位在电化学储能材料中的作用：合成，高级表征和基本原理
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电极材料中掺入原子级缺陷被认为是改善其电化学储能性能的有效策略。实际上，阳离子空位可以有效地调节基体材料的导电性能，从而加速电荷转移和氧化还原反应动力学。此类缺陷还可以充当额外的嵌入质子或碱金属阳离子的储存位点，从而在电化学循环时促进离子扩散。基于此，湖南大学刘继磊等人从化学和材料的角度出发，总结了基于阳离子空位的电化学储能材料的最新进展，涵盖了阳离子空位的引入方法以及表征这些空位并确定其发挥作用的先进技术。
本文要点：
1） 介绍了几种有效的策略来诱导阳离子空位形成并调节空位浓度，包括阳离子/阴离子掺杂，在具有不同pH值的溶液中平衡，选择性去除阳离子组分，在引起缺陷的气氛中进行退火以及等离子体蚀刻。
2） 阳离子空位及其空间分布的定量测定，尤其是在高度无序的纳米结构中，仍然具有挑战性。HRTEM可以观察阳离子空位，但只能探测极小的区域。考虑到阳离子空位有可能存在不均匀性，有必要对缺陷的分布有一个全面的了解，特别是要建立电化学储能与阳离子空位之间的准确关联。
3） 阳离子空位在改善金属氧化物/碳化物的储能性能中的作用尚不清楚，阳离子空位的存在会导致电荷存储和倍率性能提高。理论计算表明其具有较高的电子电导率和较低的离子扩散能垒；然而，仍然需要实验测量更详细的结构和价态变化，以进一步将阳离子空位与电荷存储过程相关联起来。
Peng Gao, et al. The Role of Cation Vacancies in Electrode Materials for Enhanced Electrochemical Energy Storage: Synthesis, Advanced Characterization, and Fundamentals, Adv. Energy Mater. 2020
DOI: 10.1002/aenm.201903780
https://doi.org/10.1002/aenm.201903780
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