武汉理工大学研制出安全、快充、低成本的水系锌离子电池

武汉理工大学研制出安全、快充、低成本的水系锌离子电池这是我校首次以第一完成单位在《NatureCatalysis》上发表的高水平研究论文。我校麦立强教授、新西兰奥克兰大学王子运教授、美国阿贡国家实验室KhalilAmine院士、浙江大学陆俊教授为共同通讯作者，我校2023届博士戴宇航、2020届硕士陆瑞虎、2021届本科生张成翼及2018届博士李坚涛为共同第一作者。高性能电化学储能器件是我国电动汽车、人工智能、智能电网等战略性新兴产业的重大需求，也是实现我国双碳目标的重要支撑。水系锌离子电池是一种以水作为电解液的电池，具有安全、快充、成本低廉和环境友好等突出优势，是一项极具应用前景的新型储能技术。传统离子穿梭模型反应速率受限于菲克第二定律的极限，难以实现倍率性能的突破。针对上述国际难题，团队创新性提出离子介导催化存储理论，发现调控电极材料和电解液中的阳离子对溶剂鞘层水的吸附会显著影响水裂解的反应速率和产物，远超传统电池的反应速率，不仅合理解释了水系锌离子电池的快充性能反常，更提供了不同于传统离子穿梭模型的新机制。团队通过三维多孔石墨烯气凝胶限域氮化钒纳米簇，实现了催化模型预测的超快充和超高倍率性能——在300Ag-1的高电流密度下电池比容量达到577.1mAhg-1。该研究不仅为电池快充技术提供了新的理论依据，更为促进材料科学、电化学、储能科学、能源转化科学的交叉融合提供了新的研究范式。水系锌离子电池的性能反常及锌离子介导的催化作用实现超快充的机理示意图麦立强，学校教授，博导，副校长，长期从事新能源材料与器件科学技术及应用研究，构筑了国际上第一个单根纳米线器件电子/离子输运原位表征的普适新模型，建立了调控电化学反应动力学的“麦-晏”场效应储能等电子/离子双连续输运理论，突破了储能材料与器件的批量化制备技术，并实现成果转化与应用。以第一完成人获国家自然科学二等奖、何梁何利基金科学与技术创新奖等。本文第一作者戴宇航2014年考入武汉理工大学，大一开始进入麦立强教授团队开展储能材料与器件研究。以第一作者身份在NatureCatal.、Adv.Mater.、Angew.Chem.Int.Ed.等高水平期刊发表SCI论文8篇。获第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国金奖、博士研究生国家奖学金。博士期间，派往UCL进行联合培养。2023年博士毕业后，在牛津大学开展博士后研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434995.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434995.htm

科学家开发出需要稀有材料更少的电池 充电更快、寿命更长

科学家开发出需要稀有材料更少的电池充电更快、寿命更长研究人员通过开发快速充电功能和使用有机材料增强负极，减少了对稀有非欧洲材料的依赖，从而推动了纳离子电池技术的发展。此外，他们还改进了阴极，创造出一种高能量、快速充电、无钴的材料，这种材料在使用过程中会逐渐发生结构变化，因此寿命更长。资料来源：代尔夫特理工大学这些电极可由有机材料制成，这减少了对并非来自欧洲的稀有材料的依赖，优点在于阴极也得到了改进。代尔夫特的研究人员还改进了另一面，并发表了相关文章。这项研究最近发表在《自然-可持续性》杂志上。《用于钠离子电池的快充高压分层阴极》详细介绍了一种新型正极的开发情况，其设计原理源自他们于2020年发表在《科学》杂志上的论文。根据这些设计原则，我们设计了一种材料，它结合了两种可能的最佳结构：高能量密度与快速充电。此外，这种材料在充电和放电过程中会逐渐改变其结构，从而延长其使用寿命。此外，这种材料不含钴，而钴在锂离子阴极中仍然很常见。由于对这些电池材料的了解不断加深，第三个增长基金项目"可持续电池技术"的下一步工作已经准备就绪。在该项目中，除了锂离子电池研究外，还将在全国范围内开展纳离子电池研究。电池研究将进一步扩大，使这项技术能够应用于各国市场。参考文献：DOI:10.1038/s41893-024-01266-1编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421389.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421389.htm

新的充电算法可将锂离子电池的寿命延长一倍

新的充电算法可将锂离子电池的寿命延长一倍柏林亥姆霍兹中心（HZB）和柏林洪堡大学的一个欧洲研究小组开发出一种替代充电方案，使锂离子电池的寿命比现在更长。研究结果表明，通过改变充电器向电解质材料输送电流的方式，电池在经过数百次放电-充电循环后仍能保持较高的能量容量。锂离子电池是一种结构紧凑、坚固耐用的能源容器，已成为人们的宠儿。电动汽车和电子设备都依赖于它们，但随着电解质穿过分隔阳极和阴极的薄膜，它们的容量会逐渐降低。目前最好的商业级锂离子电池使用的电极由一种名为NMC532的化合物和石墨制成，使用寿命长达8年。传统的充电方式是使用恒定电流（CC）的外部电能。研究分析了使用CC充电时电池样品的情况，发现阳极的固体电解质界面（SEI）"明显变厚"。此外，他们还在NMC532和石墨电极结构中发现了更多裂纹。较厚的SEI和电极上较多的裂缝意味着锂离子电池容量的显著损失。因此，研究人员开发了一种基于脉冲电流（PC）的充电协议。使用新的PC协议对电池充电后，研究小组发现SEI接口变薄了很多，电极材料发生的结构变化也更少。研究小组利用欧洲两个领先的粒子加速同步加速器设施"BESSYII"和"PETRAIII"进行了脉冲电流充电实验。他们发现，PC充电可促进石墨中锂离子的"均匀分布"，从而减少石墨颗粒中的机械应力和裂纹。该方案还能抑制NMC532阴极的结构退化。研究表明，方波电流的高频脉冲效果最好。测试表明，PC充电可使商用锂离子电池的使用寿命延长一倍，容量保持率达到80%。这项研究的共同作者、柏林工业大学教授JuliaKowal博士说："脉冲充电可以在电极材料和界面的稳定性方面带来许多优势，并大大延长电池的使用寿命。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427548.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427548.htm

科学家展示锂金属电池设计：在空心多孔碳结构中储存离子以实现快速充电

科学家展示锂金属电池设计：在空心多孔碳结构中储存离子以实现快速充电据NewAtlas报道，韩国国家科技研究委员会的科学家们展示了一种很有前景的新电池结构，这种结构可以大大改善容量和充电时间。这一突破源于高密度锂金属电池的新设计，该设计仔细控制有问题的离子生长，使其能够在数百次循环中保持功能。目前使用的锂电池有一个由石墨制成的阳极组件，但如果科学家们能够使用纯金属锂来代替，这将标志着能源储存技术的巨大飞跃。这是因为锂金属的理论容量约为石墨的10倍，约为3860mAh/g，而石墨为372mAh/g，这将使电动汽车在每次充电后行驶得更远，或者使智能手机能够运行一周时间。但是，这些电池通过不同的化学反应产生能量，而这些反应带来了另一组需要解决的问题。随着锂金属电池的循环，锂离子在阳极表面不均匀地生长，形成被称为枝晶的结构。这些突起会导致阳极膨胀，电池短路或起火。大量的研究都集中在解决这个问题上。这项新研究的作者用一种具有空心的多孔碳结构来解决这个问题，作为阳极。这些被称为Li-confinablecore–shellhosts的结构被认为是这一领域令人振奋的前景，它们能够在循环过程中通过将锂存放在空心中来防止枝晶生长和体积膨胀。然而，它们确实在另一个方面存在着不良的电化学性能，在操作过程中仍然在结构的表面形成不良的锂生长，这就是所谓的顶部电镀。该团队已经为这些结构开发了一种新的设计，在中空核心中加入了少量的金纳米粒子。这些颗粒对锂离子有亲和力，因此能够控制它们的生长方向，将它们诱入核心，同时还在外壳中形成纳米级的孔隙，进一步促进锂离子向空心中心迁移。这有助于防止枝晶生长和顶部电镀，由此产生的电池设计在该团队的模拟实验中显示出巨大的潜力。在高电流充电条件下，锂离子沉积被保持在结构内，并使其在高电流密度下的500次充电循环中保持82.5%的容量。研究小组认为，这种寿命和对高电流密度的耐受性指向了一种高容量的电池，它还可以快速充电。领导该研究小组的ByungGonKim博士说：“尽管有高容量的优点，锂金属电池在商业化方面还有许多障碍需要克服，主要是由于稳定性和安全性问题。我们的研究是非常有价值的，因为我们开发了一种大规模生产具有高库仑效率的锂金属储能器的技术，用于快速充电的锂金属电池。”该团队正在努力使该电池技术商业化，但首先需要开发一种兼容的电解质溶液，以便在使用过程中传输离子。该研究发表在《ACSNano》杂志上。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309939.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1309939.htm

新设计大大延长了等离子体火炬的使用寿命

新设计大大延长了等离子体火炬的使用寿命一项突破性设计将等离子体火炬的使用寿命从数天延长到数年，克服了重大的技术挑战，并可能因其更高的效率和可持续性而给多个行业带来革命性的变化。等离子体割炬是产生热等离子体的设备，因其能有效产生高温等离子体而在各行各业中举足轻重。它可应用于低碳冶金、粉末球化、碳材料制备和先进材料喷涂等多个领域。然而，其有限的使用寿命阻碍了其大规模应用。传统的固定阴极在耗尽后必须更换，导致寿命短、维护成本高。在这项研究中，研究人员开发了一种连续进给阴极系统，可以快速补充已磨损的阴极。这种操作消除了使用寿命的限制，使等离子火焰的运行寿命几乎无限。"设计克服了五大难关，"已经监督这项实验长达160个小时的高级工程师李军说，"这包括导电、导热、密封、水冷和连续推进机制。对于传统等离子火焰来说，160小时标志着结束，但在这里，这仅仅是个开始。"这一重大进步推动了等离子体应用的产业化，开创了一个高效和可持续发展的新时代。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425904.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425904.htm

澳大团队成功研发长寿命电致变色电池

澳大团队成功研发长寿命电致变色电池#澳门大学澳门大学应用物理及材料工程研究院副教授吴嘉伟和王双鹏的研究团队首次提出一种新的电池技术，以水系电解质解决了现有基于水系电解液的传统电致变色器件存在的寿命短的问题。新技术能使低成本、高安全性的水系电致变色电池商业化成为可能，并且深入探究其高性能来源的内在机理，有望为其它高性能电化学的器件的设计提供潜在的设计指导。该研究成果已获国际知名学术期刊《美国化学会—纳米》(ACSNano）刊登...https://www.gcs.gov.mo/detail/zh-hant/N22JT2vOk0