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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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[交流]
天大學(xué)者通過計算篩選出新型高性能電池材料
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天大學(xué)者通過計算篩選出新型高性能電池材料 在能源存儲技術(shù)快速發(fā)展的今天，鋰離子電池和鈉離子電池因其卓越的性能而被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、電動汽車和大規(guī)模儲能系統(tǒng)。但傳統(tǒng)電池材料在電池能存多少電、充電有多快、反復(fù)充電能使用多久等方面都遇到了難題。 針對這些挑戰(zhàn)，天津大學(xué)國家儲能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺吉科猛團隊聯(lián)合國內(nèi)外科研單位，通過先進的理論計算方法，預(yù)言了一類新型二維拓撲二硫化物單層材料，這些材料在快充性能、循環(huán)穩(wěn)定性、耐熱穩(wěn)定性等方面展現(xiàn)出巨大潛力。 研究團隊通過計算模擬發(fā)現(xiàn)，這些材料作為負極活性材料，其豐富的鋰、鈉離子存儲位點和超快的離子傳輸能力，可顯著提升電池負極的快充性能。作為硫正極材料載體，它們能有效錨定并催化轉(zhuǎn)化多硫化物中間體，有望大幅延長正極循環(huán)壽命并優(yōu)化其快充表現(xiàn)。 該新型二維材料用于電池負極時的電化學(xué)性能指標突出：儲存鋰離子時，理論上每克能存1.60安時的電量；儲存鈉離子時，每克能存1.35安時的電量。同時，離子在該材料中移動時遇到的阻力特別小，離子擴散勢壘分別低至0.206電子伏和0.046電子伏。這些性能遠優(yōu)于現(xiàn)有二維碳材料和磷材料的水平，給高性能電池研發(fā)提供了全新的材料選擇。 目前，常用的鋰硫電池和鈉硫電池普遍存在一個問題——多硫化物會“亂跑”。這回直接影響電池穩(wěn)定性和充電效率。研究團隊通過計算發(fā)現(xiàn)，此類新型二維材料表面有特殊的化學(xué)特性和吸附能力，能牢牢“抓住”多硫化物，阻止它們“亂跑”，從而能很好地提升電池反復(fù)使用的穩(wěn)定性和充電效率。此外，該材料在從室溫到約227℃溫度區(qū)間時，其耐熱性和動力學(xué)性能依舊表現(xiàn)良好，為電池在高溫工況場景如新能源汽車夏季戶外長時間行駛、工業(yè)儲能系統(tǒng)高溫環(huán)境運行、便攜式電子設(shè)備高功率放電等的應(yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)理論支撐。 該研究得到了國家自然科學(xué)基金和深圳市人力資源和社會保障局的項目支持，目前相關(guān)研究成果已經(jīng)在線發(fā)表于《先進科學(xué)》。 相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202515841 |
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