新聞網(wǎng)訊?6月14日，麥立強教授團隊與合作者在國際頂級期刊《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催化作用實現(xiàn)超快充電池的新機制，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。我校麥立強教授、新西蘭奧克蘭大學王子運教授、美國阿貢國家實驗室Khalil Amine院士、浙江大學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屆博士李堅濤為共同第一作者。
高性能電化學儲能器件是我國電動汽車、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，也是實現(xiàn)我國雙碳目標的重要支撐。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，是一項極具應(yīng)用前景的新型儲能技術(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，難以實現(xiàn)倍率性能的突破。針對上述國際難題，團隊創(chuàng)新性提出離子介導催化存儲理論，發(fā)現(xiàn)調(diào)控電極材料和電解液中的陽離子對溶劑鞘層水的吸附會顯著影響水裂解的反應(yīng)速率和產(chǎn)物，遠超傳統(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制。團隊通過三維多孔石墨烯氣凝膠限域氮化釩納米簇，實現(xiàn)了催化模型預(yù)測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)，更為促進材料科學、電化學、儲能科學、能源轉(zhuǎn)化科學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的催化作用實現(xiàn)超快充的機理示意圖
麥立強，學校教授，博導，副校長，長期從事新能源材料與器件科學技術(shù)及應(yīng)用研究，構(gòu)筑了國際上第一個單根納米線器件電子/離子輸運原位表征的普適新模型，建立了調(diào)控電化學反應(yīng)動力學的“麥-晏”場效應(yīng)儲能等電子/離子雙連續(xù)輸運理論，突破了儲能材料與器件的批量化制備技術(shù)，并實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。以第一完成人獲國家自然科學二等獎、何梁何利基金科學與技術(shù)創(chuàng)新獎等。
本文第一作者戴宇航2014年考入武漢理工大學，大一開始進入麥立強教授團隊開展儲能材料與器件研究。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”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽一等獎、第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國金獎、博士研究生國家獎學金。博士期間，派往UCL進行聯(lián)合培養(yǎng)。2023年博士畢業(yè)后，在牛津大學開展博士后研究。
原標題：我校麥立強教授團隊在《Nature Catalysis》發(fā)表重要研究成果