助力現代社會(huì )可持續發(fā)展 電化學(xué)儲能技術(shù)迎來(lái)新突破

上海自動(dòng)化儀表有限公司“雙碳”目標是現階段社會(huì )發(fā)展的一個(gè)重要目標，而實(shí)現這一目標的關(guān)鍵在于能源改革，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是要保證能源滿(mǎn)足環(huán)境友好的同時(shí)，又可以兼顧利用效率，確保社會(huì )的穩定運行。在這個(gè)過(guò)程中，高性能電化學(xué)儲能器件便成為了一個(gè)重要的突破口，一系列綠色電能產(chǎn)業(yè)也隨之迎來(lái)了飛速發(fā)展。

　　近日，武漢理工大學(xué)麥立強教授團隊在《自然·催化》雜志上發(fā)表了一項重要研究成果，他們提出了一種基于鋅離子介導催化作用實(shí)現超快充電池的新機制，并成功研制出功率、本質(zhì)安全的水系鋅離子電池，這一突破性的成果為下一代超快充電池的開(kāi)發(fā)應用提供了新的理論基礎和技術(shù)路徑。

　　水系鋅離子電池作為一種新型儲能技術(shù)被認為是鋰電池的有力競爭者。一方面，其安全、快充、成本低廉和環(huán)境友好等突出優(yōu)勢，使其具備很高的發(fā)展價(jià)值；另一方面，其在環(huán)境下展示出的潛能，使其在電動(dòng)汽車(chē)、人工智能、智能電網(wǎng)等戰略性新興產(chǎn)業(yè)中展現出巨大的應用前景。

　　但即便如此，水系鋅離子電池卻也存在很大的發(fā)展壁壘——傳統離子穿梭模型反應速率受限于菲克定律的極限，難以實(shí)現倍率性能的突破。而麥立強教授團隊的新成果便是針對這個(gè)問(wèn)題開(kāi)展的。

　　團隊創(chuàng )新性地提出了離子介導催化存儲理論，并通過(guò)實(shí)驗驗證了這一理論的可行性。他們發(fā)現，通過(guò)調控電極材料和電解液中的陽(yáng)離子對溶劑鞘層水的吸附，可以顯著(zhù)影響水裂解的反應速率和產(chǎn)物，從而實(shí)現遠超傳統電池反應速率的快充性能。這一發(fā)現不僅合理解釋了水系鋅離子電池的快充性能反常，更為電池快充技術(shù)提供了新的理論依據。

　　在此基礎上，研究團隊采用三維多孔石墨烯氣凝膠限域氮化釩納米簇作為電極材料，讓電池比容量在300A g-1的高電流密度下達到了577.1mAh g-1。而這一數據也為電池快充技術(shù)提供新的理論依據，對于材料科學(xué)、電化學(xué)、儲能科學(xué)、能源轉化科學(xué)的交叉融合有重要的促進(jìn)價(jià)值。

　　上海自動(dòng)化儀表有限公司而正如一開(kāi)始提到的，高性能電化學(xué)儲能器件的發(fā)展將推動(dòng)節能減排和可持續發(fā)展。從現有技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，可再生能源并網(wǎng)、分布式能源、智能微電網(wǎng)等領(lǐng)域中存在的能源浪費和排放問(wèn)題都可能借由高性能電化學(xué)儲能器件來(lái)尋求解決。高性能電化學(xué)儲能器件是連接電力發(fā)、輸、配、用，提高多元能源系統的安全性、靈活性和可調性，全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設的技術(shù)核心之一。因此從這個(gè)角度來(lái)看，團隊的這一突破性成果恰恰為電化學(xué)的發(fā)展注入了新的活力，我們也有理由相信隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)一步成熟，它將為現代社會(huì )的可持續發(fā)展做出更大的貢獻。