Lithium-bismuth bimetallic cells are amongst the best explored liquid metal batteries. A simple and fast quasi-one-dimensional cell voltage model for such devices is presented. The equilibrium cell potential is obtained from a complex two-dimensional fit of data drawn from multiple studies of equilibrium cell potential and rendered congruent with the phase diagram. Likewise, several analytical and fit functions for the ohmic potential drop across the electrolyte are provided for different battery geometries. Mass transport overpotentials originating from the alloying of Li into Bi are modelled by solving a diffusion equation, either analytically or numerically, and accounting for the volume change of the positive electrode. The applicability and limitations of the model are finally illustrated in three distinct experimental settings.
High voltage carbon-based cathodes for non-aqueous aluminium-ion batteries
对四种不同形式的炭：人发活性炭（AC）、大麻纤维活性炭、C $_{60}$和C $_{70}$富勒烯（CFEx）组成的碳富勒烯提取物和Super-P炭黑作为非水铝离子电池（AIB）的阴极进行了测试和比较。这些材料的一般结构、孔隙率和形态不同。富勒烯显示出晶体结构，而大麻纤维、Super-P和头发本质上是无定形的。在所有材料中，从毛发获得的AC在103 mAh g $^{-1}$下在50次循环后记录了最高的比容量，在50 mA g $\sim$的电流率下具有90%的库仑效率。大麻纤维和Super-P分别在56 mAh g $^{-1}$和84 mAh g $^{-1}$下实现了它们的最高比容量。CFEx的最高容量为78 mAh g $^{-1}$，并保持了50个循环。将电池分别充电和放电至2.45V和0.2V。
High-Voltage Honeycomb Layered Oxide Positive Electrodes for Rechargeable Sodium Batteries
丰富的自然资源、令人印象深刻的化学特性和经济可行性重新点燃了可充电钠（Na）电池的吸引力，使其成为满足不断增长的能源需求、环境可持续性和能源独立性的实用解决方案。然而，可行的正极材料的稀缺仍然是该技术实现的巨大障碍。在本文中，我们探索蜂窝层状氧化物采用的组合物Na $_2$ Ni $_{2-x}$ Co $_x$ TeO $_6$（$x = 0, 0.25$和$0.50$）作为可行的正极（阴极）材料的可充电钠电池在室温和高温下使用离子液体。通过标准的恒电流评估和分析，我们证明在Na $_2$ Ni $_2$ TeO $_6$中用钴取代镍导致放电电压增加到接近$4$ V（相对于Na $^+$ / Na）对于Na $_2$ Ni $_{2-x}$ Co $_x$ TeO $_6$族蜂窝状层状氧化物材料，其超过了促进Na离子脱离的大多数层状氧化物正极材料所获得的平均电压。我们还验证了在高温下操作期间Na $_2$ Ni $_{2-x}$ Co $_x$ TeO $_6$蜂窝状层状氧化物内的增加的动力学，这导致可再充电Na电池的可逆容量增加。这项研究支持的同源过渡金属原子掺杂的蜂窝结构的Na $_2$ Ni $_2$ TeO $_6$除了作为一个明智的路线，以提高类似的层状氧化物的电化学性能的高温操作。
Negative Charge Transfer: Ground State Precursor towards High Energy Batteries
Stanford University（斯坦福大学）；Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料与能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laborator（先进光源，劳伦斯伯克利国家实验室）；College of Physics, Qingdao University（青岛大学物理学院）；Chemical Sciences and Engineering Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室化学科学与工程部）；State Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Physics and Department of Physics, Tsinghua University（清华大学物理系，低维量子物理国家重点实验室）；Geballe Laboratory for Advanced Materials, Stanford University（斯坦福大学高德堡先进材料实验室）；Department of Physics and Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学物理与应用物理学系）；Department of Physics and Applied Physics, University of Washington（华盛顿大学物理与应用物理学系）；Material Measurement Laboratory, National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院材料测量实验室）
Theoretical prediction of MoN2 monolayer as a high capacity electrode material for metal ion batteries
近年来合成的二维（2D）材料MoN 2具有环境友好、易提纯、热稳定性高等优点，在清洁能源和可再生能源领域显示出巨大的应用潜力。本文通过第一性原理计算表明，单层MoN_2有望成为金属离子电池的高容量电极材料。首先，通过声子色散和剥离能的计算，证实了MoN 2单层膜的结构稳定性，并且在实验中可以从其体相剥离。其次，所有研究的金属原子（Li，Na和K）可以吸附在MoN 2单层，与原始和掺杂的MoN 2是金属。第三，金属原子在MoN 2上具有中等/低的迁移势垒，这确保了作为电池电极的优异循环性能。此外，计算的平均电压表明，MoN 2单层适合作为锂离子电池的阴极和钠离子和钾离子电池的阳极。最重要的是，作为锂离子电池的阴极，MoN 2具有可比的平均电压，但比通常的商业阴极材料大1-2倍的容量（432 mA h g-1）;作为钠离子电池的阳极，MoN 2的理论容量（864 mA h g-1）比典型的2D阳极材料如MoS 2和大多数MXene大2-5倍。最后，我们还提供了其他过渡金属二氮化物材料的容量估计。我们的工作表明，过渡金属二氮化物MoN 2是一种有吸引力的高存储容量的二维电极材料。
ScS_{2} Monolayer as a Potential Cathode Material for Alkali-ion Batteries and Beyond
Sc是最轻的过渡金属，可以帮助实现高理论容量的目标。因此，我们在此探索了ScS_{2}单层作为碱金属离子电池（Li、Na、K）和其他多价金属离子电池（Mg、Al）的阴极材料的性能。以前对ScS_{2}的研究只集中在ScS_{2}单分子层的基本电子和磁性上，而没有对其可能的应用进行研究。我们的第一性原理计算表明，2D ScS_{2}能够提供一个大的理论容量为491.36 mAh g^{-1}的碱金属离子和324.29 mAh g^{-1}的镁和铝离子，同时保持良好的平均开路电压。我们还研究了这些金属离子在ScS_{2}表面的扩散性，这与电池的充/放电倍率性能有关。我们的研究结果表明，所有金属离子的低扩散障碍，除了铝。由于这些结果，我们，因此，相信ScS_{2}单层可以是一个有趣的候选人，阴极材料用于碱离子电池和超越。
Characterizing High-Capacity Janus Aminobenzene-Graphene Anode for Sodium-Ion Batteries with Machine Learning
Google DeepMind（谷歌DeepMind）；BIFOLD -- Berlin Institute for the Foundations of Learning（BIFOLD——柏林学习与数据基础研究所）；Department of Artificial Intelligence, Korea University, Anam-dong, Seongbuk-gu, Seoul 02841, Korea（韩国大学人工智能系）
A Record-High Ion Storage Capacity of T-Graphene as Two-Dimensional Anode Material for Li-ion and Na-ion Batteries
近年来，开发具有高性能，特别是具有高离子存储容量的可应用的二维（2D）电极材料已成为越来越令人着迷的追求。基于第一性原理计算，我们报道了一种新型碳基二维材料T-石墨烯具有创纪录的Li/Na存储容量。T-石墨烯对Li的容量高达2233.2 mA h g-1，对Na的容量可达2357.2 mA h g-1，是商用石墨的6倍，是迄今为止鉴定的2D负极材料中最高的。研究表明，T型石墨烯的储能能力主要得益于其较低的原子质量和特殊的周期性晶格结构。T-石墨烯不仅具有储能容量，而且具有稳定的离子吸附、良好的导电性、快的离子扩散速度和低的开路电压等优点，是锂离子电池和钠离子电池储能容量的优良负极材料。
Two-Dimensional GaN: An Excellent Electrode Material Providing Fast Ion Diffusion and High Storage Capacity for Li-Ion and Na-Ion Batteries
确定适用的负极材料是锂离子电池和钠离子电池（LIB和NIB）技术的重要任务。我们提出GAN单层（2D GAN）可以是一个很好的阳极候选者。GAN单层表现出稳定的Li/Na吸附和固有的低理论电压。最令人兴奋的是，在GAN单层中可以同时实现高存储容量和极快的Li/Na扩散。对于Li，存储容量和扩散势垒分别为938 mA h g-1和80 meV。Na的值为625 mA h g ~（-1）和22 meV。与已知的具有类似规模的离子扩散屏障的2D阳极材料相比，GAN单层几乎具有迄今为止发现的最高的Li/Na存储容量。我们的工作表明，二维GAN是一种有前途的阳极材料，提供快速的离子扩散和高存储容量。
Aluminum functionalized silicene: a potential anode material for alkali metal ion batteries
我们研究了铝功能化硅烯三层（ABC-Si $_4$ Al $_2$）作为碱金属离子电池（AMIB）负极材料的可能性。首先，我们用从头算分子动力学模拟研究了ABC-Si $_4$ Al $_2$的热力学稳定性，结果表明该材料在600 K以下保持稳定。然后，我们研究了碱金属原子（Li，Na，K）在ABC-Si $_4$ Al $_2$中的吸附性质，发现了几个具有高吸附能的吸附位点。此外，我们还用轻推弹性带方法计算了这些原子沿高对称路径的扩散性质。结果表明，与石墨中的扩散势垒一样低，特别是对于Na（0.32 eV）和K（0.22 eV），这使得这些离子容易在材料的表面上迁移。我们的研究还揭示了满载的Li $_4$ Si $_4$ Al $_2$、Na $_2$ Si $_4$ Al $_2$和K $_2$ Si $_4$ Al $_2$系统提供了0.14至0.49 V的低开路电压，以及对于Li离子电池为645 mAh/g和对于Na离子和K离子电池为322 mAh/g的大理论容量，该值接近于其它阳极材料（例如石墨、TiO $_2$和硅基系统）中的值。这些结果表明，铝官能化的少层硅烯是一种有前途的材料，AMIBs阳极，特别是钠和钾离子电池。
Computation of Madelung Energies for Ionic Crystals of Variable Stoichiometries and Mixed Valencies and their application in Lithium-ion battery voltage modelling
静电能（马德隆能）是离子晶体内聚能的主要组成部分。这些材料的若干物理化学性质取决于它们的静电能对各种施加的热、电和机械应力的响应。在本研究中，已经开发了一种方法的基础上Ewalds技术，计算离子晶体如LixMn 2 O 4与可变化学计量和混合价的离子-离子相互作用所产生的静电能。首次提出了该方法在计算尖晶石阴极锂离子电池电压中的一个有趣应用。本文还讨论了本计算方法与现有方法相比的优点。
