AEM综述：钙钛矿型氧化物在能量转换和储存方面的最新进展

兔兔

2020-05-04

钙钛矿型氧化物是一种重要的功能材料，具有优异的物理和化学性能，广泛应用于铁电、压电、介电、能量转换和存储等领域。迄今为止，钙钛矿型氧化物在能量转换和储存领域发挥了重要作用。有鉴于此，中国科学院北京纳米能源与系统研究所孙春文研究员等人钙钛矿型氧化物的历史、缺陷化学、结构和输运性质，特别是具有混合电子和离子电导率的混合价材料。

本文要点：

1）研究人员着重介绍了钙钛矿氧化物在析氧反应(OER)、氧还原反应(ORR)、电化学水分解、金属空气电池、固态电池、氧分离膜和固体氧化物燃料电池(SOFCs)等方面的最新应用进展。揭示了晶体结构与催化性能之间的关系对于合理设计高活性催化剂具有重要意义，并指出了高通量DFT计算、机器学习和人工智能为加速新材料的发现提供了机会。

2）通过结合先进的原位表征技术、DFT计算和分子动力学模拟等理论分析，可以获得有价值的反应机理、相态和价态演变以及工作条件下的表面重构信息。这些知识对于合理设计钙钛矿催化剂的组成是至关重要的。电催化剂的活性与其电子结构密切相关。

3）还讨论了一些用于优化性能的新颖设计策略，如界面工程、缺陷工程、应变调制等。提高电子导电性的一个有效方法是加入一定数量的金属，或者用良好的电子导体(如碳纳米管、石墨烯或Mxenes)制造复合材料。此外，减小尺寸策略对于调整钙钛矿氧化物的电子结构是有效的。氧空位对钙钛矿氧化物的电化学性能至关重要，钙钛矿的缺陷化学可以通过掺杂或共掺杂来调节。

最后，研究人员对如何设计用于能量转换和存储应用的高性能钙钛矿氧化物基材料及这项任务所面临的挑战进行了展望。

Chunwen Sun, et al. Recent Advances in Perovskite-Type Oxides for Energy Conversion and Storage Applications. Adv. Energy Mater. 2020, 2000459.

DOI: 10.1002/aenm.202000459.

https://doi.org/10.1002/aenm.202000459