6月16日，記者從武漢理工大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院麥立強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)與合作者提出了一種基于鋅離子介導(dǎo)催化作用實(shí)現(xiàn)超快充電池的新機(jī)制，研制出超高功率、本質(zhì)安全的水系鋅離子電池，這為下一代超快充電池開發(fā)應(yīng)用提供了新的理論基礎(chǔ)和技術(shù)路徑。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《自然·催化》雜志上。
高性能電化學(xué)儲(chǔ)能器件是我國(guó)電動(dòng)汽車、人工智能、智能電網(wǎng)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重大需求，也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的重要支撐。水系鋅離子電池是一種以水作為電解液的電池，具有安全、快充、成本低廉和環(huán)境友好等突出優(yōu)勢(shì)，是一項(xiàng)極具應(yīng)用前景的新型儲(chǔ)能技術(shù)。
傳統(tǒng)離子穿梭模型反應(yīng)速率受限于菲克第二定律的極限，難以實(shí)現(xiàn)倍率性能突破。針對(duì)上述國(guó)際難題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出離子介導(dǎo)催化存儲(chǔ)理論，發(fā)現(xiàn)調(diào)控電極材料和電解液中的陽離子對(duì)溶劑鞘層水的吸附會(huì)顯著影響水裂解的反應(yīng)速率和產(chǎn)物，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電池反應(yīng)速率，不僅合理解釋了水系鋅離子電池的快充性能反常，更提供了不同于傳統(tǒng)離子穿梭模型的新機(jī)制。
團(tuán)隊(duì)通過三維多孔石墨烯氣凝膠限域氮化釩納米簇，實(shí)現(xiàn)了催化模型預(yù)測(cè)的超快充和超高倍率性能——在300A g-1的高電流密度下電池比容量達(dá)到577.1mAh g-1。該研究不僅為電池快充技術(shù)提供新的理論依據(jù)，更為促進(jìn)材料科學(xué)、電化學(xué)、儲(chǔ)能科學(xué)、能源轉(zhuǎn)化科學(xué)的交叉融合提供新的研究范式。
據(jù)悉，這是武漢理工大學(xué)首次以第一完成單位在《自然·催化》上發(fā)表高水平研究論文。武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授、新西蘭奧克蘭大學(xué)王子運(yùn)教授、美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Khalil Amine院士、浙江大學(xué)陸俊教授為共同通訊作者，武漢理工大學(xué)2023屆博士戴宇航、2020屆碩士陸瑞虎、2021屆本科生張成翼及2018屆博士李堅(jiān)濤為共同第一作者。
高性能電化學(xué)儲(chǔ)能器件是我國(guó)電動(dòng)汽車、人工智能、智能電網(wǎng)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重大需求，也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的重要支撐。水系鋅離子電池是一種以水作為電解液的電池，具有安全、快充、成本低廉和環(huán)境友好等突出優(yōu)勢(shì)，是一項(xiàng)極具應(yīng)用前景的新型儲(chǔ)能技術(shù)。
傳統(tǒng)離子穿梭模型反應(yīng)速率受限于菲克第二定律的極限，難以實(shí)現(xiàn)倍率性能突破。針對(duì)上述國(guó)際難題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出離子介導(dǎo)催化存儲(chǔ)理論，發(fā)現(xiàn)調(diào)控電極材料和電解液中的陽離子對(duì)溶劑鞘層水的吸附會(huì)顯著影響水裂解的反應(yīng)速率和產(chǎn)物，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電池反應(yīng)速率，不僅合理解釋了水系鋅離子電池的快充性能反常，更提供了不同于傳統(tǒng)離子穿梭模型的新機(jī)制。
團(tuán)隊(duì)通過三維多孔石墨烯氣凝膠限域氮化釩納米簇，實(shí)現(xiàn)了催化模型預(yù)測(cè)的超快充和超高倍率性能——在300A g-1的高電流密度下電池比容量達(dá)到577.1mAh g-1。該研究不僅為電池快充技術(shù)提供新的理論依據(jù)，更為促進(jìn)材料科學(xué)、電化學(xué)、儲(chǔ)能科學(xué)、能源轉(zhuǎn)化科學(xué)的交叉融合提供新的研究范式。
據(jù)悉，這是武漢理工大學(xué)首次以第一完成單位在《自然·催化》上發(fā)表高水平研究論文。武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授、新西蘭奧克蘭大學(xué)王子運(yùn)教授、美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Khalil Amine院士、浙江大學(xué)陸俊教授為共同通訊作者，武漢理工大學(xué)2023屆博士戴宇航、2020屆碩士陸瑞虎、2021屆本科生張成翼及2018屆博士李堅(jiān)濤為共同第一作者。
