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來源：武漢理工大學(xué) 6月14日，麥立強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)與合作者在國際頂級(jí)期刊《Nature Catalysis》上發(fā)表高水平研究論文，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，為下一代超快充電池的開發(fā)應(yīng)用提供了新的理論基礎(chǔ)和技術(shù)路徑。這是我校首次以第一完成單位在《Nature Catalysis》上發(fā)表的高水平研究論文。我校麥立強(qiáng)教授、新西蘭奧克蘭大學(xué)王子運(yùn)教授、美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室Khalil Amine院士、浙江大學(xué)陸俊教授為共同通訊作者，我校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)倍率性能的突破。針對(duì)上述國際難題，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)電池的反應(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300 A g-1的高電流密度下電池比容量達(dá)到577.1 mAh g-1。該研究不僅為電池快充技術(shù)提供了新的理論依據(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)的交叉融合提供了新的研究范式。 
水系鋅離子電池的性能反常及鋅離子介導(dǎo)的催化作用實(shí)現(xiàn)超快充的機(jī)理示意圖 麥立強(qiáng)，學(xué)校教授，博導(dǎo)，副校長，長期從事新能源材料與器件科學(xué)技術(shù)及應(yīng)用研究，構(gòu)筑了國際上第一個(gè)單根納米線器件電子/離子輸運(yùn)原位表征的普適新模型，建立了調(diào)控電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的“麥-晏”場(chǎng)效應(yīng)儲(chǔ)能等電子/離子雙連續(xù)輸運(yùn)理論，突破了儲(chǔ)能材料與器件的批量化制備技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。以第一完成人獲國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)等。 本文第一作者戴宇航2014年考入武漢理工大學(xué)，大一開始進(jìn)入麥立強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)開展儲(chǔ)能材料與器件研究。以第一作者身份在Nature Catal.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等高水平期刊發(fā)表SCI論文8篇。獲第十五屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)、第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國金獎(jiǎng)、博士研究生國家獎(jiǎng)學(xué)金。博士期間，派往UCL進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。2023年博士畢業(yè)后，在牛津大學(xué)開展博士后研究。 |
