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Finding Harmony between Ions and Electrons: New Tools and Concepts for Emerging Energy Storage Materials
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2017-09-06 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b02243 Kenneth Hernández-Burgos 1 , Zachary J. Barton 1 , Joaquín Rodríguez-López 1
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2017-09-06 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b02243 Kenneth Hernández-Burgos 1 , Zachary J. Barton 1 , Joaquín Rodríguez-López 1
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The study of charge transport within and between materials, including interfaces, is one of the most critical challenges facing electrochemistry due to its importance in determining rate and charge capacity in battery materials. In this perspective, we discuss examples of materials that reveal the delicate balance between structure, ion and electron transport, and chemically specific interactions that modulate reactivity during charge storage. We first address a new type of highly soluble redox-active polymers in which physical and electronic structure as well as interactions with the electrolyte determine their reaction mechanisms. Finding common ground with a variety of polymeric and 2D materials, we highlight new directions and strategies for enhancing electrochemical performance. Because of the importance in determining ion transfer mechanisms, we further explore ionically sensitive scanned probe methods that are helping to elucidate relationships between ion and redox reactivity. Examples of how these techniques are applied to ultrathin anodes and interfaces for ion batteries further underscore the importance of exploring the role of ion transfer and ionic interactions in emerging electrode materials. We hope that this perspective will provide new ways of approaching longstanding challenges in the field and provide key examples that encourage new directions in our understanding and control of the reactivity of energy storage materials.
中文翻译：
寻找离子与电子之间的和谐：新兴的储能材料的新工具和新概念
由于材料在确定电池材料的速率和电荷容量方面具有重要意义，因此研究材料在内部和之间（包括界面）之间的电荷传输是电化学面临的最关键挑战之一。从这个角度出发，我们讨论了一些材料的例子，这些材料揭示了结构，离子和电子传输之间的微妙平衡，以及在电荷存储过程中调节反应性的化学特异性相互作用。我们首先讨论一种新型的高可溶性氧化还原活性聚合物，其中物理和电子结构以及与电解质的相互作用决定了它们的反应机理。找到各种聚合材料和2D材料的共同点，我们重点介绍了增强电化学性能的新方向和新策略。由于在确定离子转移机制方面的重要性，我们进一步探索离子敏感的扫描探针方法，这些方法有助于阐明离子与氧化还原反应性之间的关系。这些技术如何应用于离子电池的超薄阳极和界面的示例进一步强调了探索离子转移和离子相互作用在新兴电极材料中的作用的重要性。我们希望这种观点将提供应对该领域长期挑战的新方法，并提供一些关键示例，这些示例将鼓励我们对储能材料的反应性进行理解和控制的新方向。这些技术如何应用于离子电池的超薄阳极和界面的示例进一步强调了探索离子转移和离子相互作用在新兴电极材料中的作用的重要性。我们希望这种观点将提供应对该领域长期挑战的新方法，并提供一些关键实例，以鼓励我们对储能材料的反应性进行理解和控制。这些技术如何应用于离子电池的超薄阳极和界面的示例进一步强调了探索离子转移和离子相互作用在新兴电极材料中的作用的重要性。我们希望这种观点将提供应对该领域长期挑战的新方法，并提供一些关键实例，以鼓励我们对储能材料的反应性进行理解和控制。
更新日期：2017-09-06
中文翻译：
寻找离子与电子之间的和谐：新兴的储能材料的新工具和新概念
由于材料在确定电池材料的速率和电荷容量方面具有重要意义，因此研究材料在内部和之间（包括界面）之间的电荷传输是电化学面临的最关键挑战之一。从这个角度出发，我们讨论了一些材料的例子，这些材料揭示了结构，离子和电子传输之间的微妙平衡，以及在电荷存储过程中调节反应性的化学特异性相互作用。我们首先讨论一种新型的高可溶性氧化还原活性聚合物，其中物理和电子结构以及与电解质的相互作用决定了它们的反应机理。找到各种聚合材料和2D材料的共同点，我们重点介绍了增强电化学性能的新方向和新策略。由于在确定离子转移机制方面的重要性，我们进一步探索离子敏感的扫描探针方法，这些方法有助于阐明离子与氧化还原反应性之间的关系。这些技术如何应用于离子电池的超薄阳极和界面的示例进一步强调了探索离子转移和离子相互作用在新兴电极材料中的作用的重要性。我们希望这种观点将提供应对该领域长期挑战的新方法，并提供一些关键示例，这些示例将鼓励我们对储能材料的反应性进行理解和控制的新方向。这些技术如何应用于离子电池的超薄阳极和界面的示例进一步强调了探索离子转移和离子相互作用在新兴电极材料中的作用的重要性。我们希望这种观点将提供应对该领域长期挑战的新方法，并提供一些关键实例，以鼓励我们对储能材料的反应性进行理解和控制。这些技术如何应用于离子电池的超薄阳极和界面的示例进一步强调了探索离子转移和离子相互作用在新兴电极材料中的作用的重要性。我们希望这种观点将提供应对该领域长期挑战的新方法，并提供一些关键实例，以鼓励我们对储能材料的反应性进行理解和控制。
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