——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
近年來(lái),在國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略背景下,電化學(xué)過(guò)程在能源轉(zhuǎn)換、清潔制備與環(huán)境治理等領(lǐng)域中發(fā)揮著關(guān)鍵的支撐作用,水系鋅離子電池日益成為下一代綠色能源轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)的重要技術(shù)方向之一。采用中性水系電解液的可充電鋅金屬電池憑借其高理論容量、低工作電位、高離子電導(dǎo)率以及環(huán)境友好等突出優(yōu)勢(shì),在儲(chǔ)能領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用潛力。然而,界面結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電極/電解質(zhì)界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢等問(wèn)題,嚴(yán)重制約其在儲(chǔ)能電池、電催化反應(yīng)及冶金過(guò)程中的規(guī)?;茝V與可持續(xù)發(fā)展。
針對(duì)上述問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所研究員王志團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出以強(qiáng)磁場(chǎng)誘導(dǎo)電解液氫鍵網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)重構(gòu)策略。該策略通過(guò)Paschen-Back效應(yīng)調(diào)控SO42--H2O配位取向,并利用振動(dòng)斯塔克效應(yīng)優(yōu)化界面水分子結(jié)構(gòu),以有效調(diào)節(jié)Zn2+與H3O+團(tuán)簇的溶劑化行為。該調(diào)控有效阻斷Grotthuss質(zhì)子傳導(dǎo)路徑,抑制析氫副反應(yīng)及鋅枝晶生長(zhǎng),并誘導(dǎo)Zn2+在(002)晶面優(yōu)先生長(zhǎng),顯著提升電結(jié)晶過(guò)程的反應(yīng)速率與穩(wěn)定性,在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建出高穩(wěn)定性、無(wú)枝晶的水系鋅離子電池體系。
該研究為破解電化學(xué)儲(chǔ)能與電化學(xué)冶金的界面瓶頸問(wèn)題提供了新思路。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。
Paschen-Back效應(yīng)驅(qū)動(dòng)SO42-水合配位取向?qū)崿F(xiàn)無(wú)枝晶鋅離子電池制備
磁場(chǎng)預(yù)處理增強(qiáng)SO42--H2O配位結(jié)構(gòu)對(duì)界面水行為和鋅沉積的影響
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